JP2761960B2 - 磁気浮上車両用風力発電装置 - Google Patents
磁気浮上車両用風力発電装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、磁気浮上式鉄道のような高速鉄道の推進
以外の車両内部で消費する電気エネルギーを供給するた
めの車載用補助電源装置に係り、高速推進により得られ
るラム・エアーで、静翼のピッチを変更可能となした軸
流タービンを駆動する風力発電装置となし、車体構造内
部に吸音手段を有する非一様断面の風路を設け、空気の
風路内への取り込みと排気の効率を高め、かつ車外騒音
を低減した磁気浮上車両用風力発電装置に関する。
以外の車両内部で消費する電気エネルギーを供給するた
めの車載用補助電源装置に係り、高速推進により得られ
るラム・エアーで、静翼のピッチを変更可能となした軸
流タービンを駆動する風力発電装置となし、車体構造内
部に吸音手段を有する非一様断面の風路を設け、空気の
風路内への取り込みと排気の効率を高め、かつ車外騒音
を低減した磁気浮上車両用風力発電装置に関する。
従来の技術 現在、高速、安全、無公害を達成でき、将来の大量交
通手段として磁気浮上式鉄道の開発が進められており、
推進原理として、軌道側の浮上用コイル及び推進用コイ
ルと車両上の超電導磁石との間で働く作用で、車両を浮
上させ、軌道に非接触の状態で推進させることを特徴と
している。
通手段として磁気浮上式鉄道の開発が進められており、
推進原理として、軌道側の浮上用コイル及び推進用コイ
ルと車両上の超電導磁石との間で働く作用で、車両を浮
上させ、軌道に非接触の状態で推進させることを特徴と
している。
かかる推進原理のため、走行速度が500km/hと非常に
高くすることが可能となる。従って、車両内で消費され
る照明やエアーコンディショニングなどの電気エネルギ
ーの供給は、従来の代表的な方式であるパンダグラフ等
の接触式では上記高速度に起因する困難さが予測される
ため、非接触式の方式が望まれている。
高くすることが可能となる。従って、車両内で消費され
る照明やエアーコンディショニングなどの電気エネルギ
ーの供給は、従来の代表的な方式であるパンダグラフ等
の接触式では上記高速度に起因する困難さが予測される
ため、非接触式の方式が望まれている。
出願人の試験線路用車両の現状では、電力需要に合わ
せた容量を持つ蓄電池が採用されている。
せた容量を持つ蓄電池が採用されている。
しかし、将来の実用型の磁気浮上鉄道においては、必
要な全ての電力を充電式の２次電池で補うとすると、現
状の電池技術ではその容積、重量とも膨大なものとな
る。このことは、磁気浮上コイルの負荷の増大、または
有効ペイロードの減少及び有効客室スペースの減少を意
味する。
要な全ての電力を充電式の２次電池で補うとすると、現
状の電池技術ではその容積、重量とも膨大なものとな
る。このことは、磁気浮上コイルの負荷の増大、または
有効ペイロードの減少及び有効客室スペースの減少を意
味する。
また、軌道側の浮上用コイル及び推進用コイルから、
誘導集電するリニアジェネレーターも研究されている
が、集電能力、効率、集電装置重量などの点から、現時
点では必ずしも効率のよいものとは言い難い。
誘導集電するリニアジェネレーターも研究されている
が、集電能力、効率、集電装置重量などの点から、現時
点では必ずしも効率のよいものとは言い難い。
この発明は、磁気浮上車両における推進以外の車両内
で消費される電力を、効率よく供給でき、車載に際して
の重量、嵩などが磁気浮上推進に悪影響を与えない構成
からなる磁気浮上車両用発電装置の提供を目的としてい
る。
で消費される電力を、効率よく供給でき、車載に際して
の重量、嵩などが磁気浮上推進に悪影響を与えない構成
からなる磁気浮上車両用発電装置の提供を目的としてい
る。
発明の概要 この発明は、磁気浮上推進に悪影響を与えず、効率よ
く発電できる磁気浮上車両用発電装置を目的に、車載可
能な発電装置について種々検討した結果、磁気浮上車両
が地上走行車両として超高速走行することから、車両の
静止大気に対する相対走行によって生じる風圧を利用し
たタービン式風力発電装置を充電式蓄電池と組み合わせ
た発電、蓄電システムに着目し、さらに、その実用性と
付随して派生する技術問題を種々検討した結果、発電量
の有効出力の増加に伴い増大する空気抵抗を小さく抑え
ることと、タービンが発生する空力騒音、振動を減少さ
せること、さらに広範囲での運転に際して翼面から空気
が剥がれ渦を発生し、騒音が増大するのを防止できる解
決法を知見し、この発明を完成したものである。
く発電できる磁気浮上車両用発電装置を目的に、車載可
能な発電装置について種々検討した結果、磁気浮上車両
が地上走行車両として超高速走行することから、車両の
静止大気に対する相対走行によって生じる風圧を利用し
たタービン式風力発電装置を充電式蓄電池と組み合わせ
た発電、蓄電システムに着目し、さらに、その実用性と
付随して派生する技術問題を種々検討した結果、発電量
の有効出力の増加に伴い増大する空気抵抗を小さく抑え
ることと、タービンが発生する空力騒音、振動を減少さ
せること、さらに広範囲での運転に際して翼面から空気
が剥がれ渦を発生し、騒音が増大するのを防止できる解
決法を知見し、この発明を完成したものである。
すなわち、この発明は、 磁気浮上車両の車体構造内部に、吸音手段を有しかつ
空気の風路内への取り込みと排気の効率を高めた非一様
断面の風路を設け、前記風路内に発電機を駆動するター
ビンを配設し、かつタービンの上流側および／または下
流側に静翼を配設したことを特徴とする磁気浮上車両用
風力発電装置である。
空気の風路内への取り込みと排気の効率を高めた非一様
断面の風路を設け、前記風路内に発電機を駆動するター
ビンを配設し、かつタービンの上流側および／または下
流側に静翼を配設したことを特徴とする磁気浮上車両用
風力発電装置である。
また、この発明は、前記構成において、 静翼のピッチを車両速度または風路内導入風速に応じ
て変更可能となしたことを特徴とする磁気浮上車両用風
力発電装置である。
て変更可能となしたことを特徴とする磁気浮上車両用風
力発電装置である。
さらに、この発明は、前記構成において、 静翼の支持部材たるハブおよびフェアリングに、吸音
効果を有する素材および／または構造からなる吸音手段
を用いたことを特徴とする磁気浮上車両用風力発電装置
である。
効果を有する素材および／または構造からなる吸音手段
を用いたことを特徴とする磁気浮上車両用風力発電装置
である。
発明の構成 この発明は、磁気浮上車両（以下車両という）の静止
大気に対する相対走行によって生じる風圧を利用した風
力発電装置を、充電式の蓄電池と組み合わせた発電シス
テムに着目し、その実用性と付随して派生する空気抵抗
と騒音問題の解決法を提案するもので、前述した蓄電池
の持つ問題を回避することができる。
大気に対する相対走行によって生じる風圧を利用した風
力発電装置を、充電式の蓄電池と組み合わせた発電シス
テムに着目し、その実用性と付随して派生する空気抵抗
と騒音問題の解決法を提案するもので、前述した蓄電池
の持つ問題を回避することができる。
タービン軸を発電機の駆動軸とする風力発電装置の出
力は、およそ走行速度の３乗に比例するので、低速走行
時と高速走行時における発電量の差を、車両の電力需要
と整合させることが必要となる。
力は、およそ走行速度の３乗に比例するので、低速走行
時と高速走行時における発電量の差を、車両の電力需要
と整合させることが必要となる。
この問題は、車両の高速走行時に余剰出力を持つよう
に風力発電装置の容量を決め、その余剰出力を蓄電池に
貯え、低速時の出力不足を蓄電池の出力で補う充電式蓄
電池との発電、充電システムとすることで解決でき、前
述した全需要を蓄電池で補う場合より、重量およびスペ
ースを大幅に節約できる長所を持つことになる。
に風力発電装置の容量を決め、その余剰出力を蓄電池に
貯え、低速時の出力不足を蓄電池の出力で補う充電式蓄
電池との発電、充電システムとすることで解決でき、前
述した全需要を蓄電池で補う場合より、重量およびスペ
ースを大幅に節約できる長所を持つことになる。
また、一方、風力発電装置を軽量かつコンパクトなも
のとするためには、タービンを毎分数千〜約一万回転で
運用することが有効であるが、タービンが発生する空力
騒音、振動が増大することが予測される。
のとするためには、タービンを毎分数千〜約一万回転で
運用することが有効であるが、タービンが発生する空力
騒音、振動が増大することが予測される。
また、タービンは有効出力と同時に走行方向と逆向き
の抵抗を発生するので、有効出力の増加の一方で抵抗を
小さく抑えることが必要であり、装置全体の高効率化が
重要となる。
の抵抗を発生するので、有効出力の増加の一方で抵抗を
小さく抑えることが必要であり、装置全体の高効率化が
重要となる。
さらに、高速大量輸送の要請から、また設けられた軌
道に対して車両の両方向運転に合わせて、複数車両の編
成が取られ、その両端の車両に、この発明による風力発
電装置が搭載されることが望ましいが、ある進行方向に
対して最後尾となる車両に搭載した風力発電装置が全く
の死荷重とならぬよう、本来の排気口をとじるか、ある
いは本願では開示しないが、逆方向での発電を可能にす
る構成となして、編成車両全体の発電効率を上げること
が望まれる。
道に対して車両の両方向運転に合わせて、複数車両の編
成が取られ、その両端の車両に、この発明による風力発
電装置が搭載されることが望ましいが、ある進行方向に
対して最後尾となる車両に搭載した風力発電装置が全く
の死荷重とならぬよう、本来の排気口をとじるか、ある
いは本願では開示しないが、逆方向での発電を可能にす
る構成となして、編成車両全体の発電効率を上げること
が望まれる。
前記の風力発電装置の高効率化には、タービンの空力
性能の向上が最も重要な要素のひとつとなるが、タービ
ンへの空気の導入とタービンを通過した空気の車外への
排出の性能がそれに密接した課題となる。
性能の向上が最も重要な要素のひとつとなるが、タービ
ンへの空気の導入とタービンを通過した空気の車外への
排出の性能がそれに密接した課題となる。
そこで、空気通路のダクトの断面積は流れの方向に一
様とするのではなく、運転条件、すなわち車両速度、タ
ービン回転数などの条件に合わせて、最適な空気の圧
縮、膨張が行われるように変化させる必要がある。
様とするのではなく、運転条件、すなわち車両速度、タ
ービン回転数などの条件に合わせて、最適な空気の圧
縮、膨張が行われるように変化させる必要がある。
すなわち、所要編成からなる列車における風力発電装
置を設ける車両の位置、当該車両のデザインと空力特性
並びに空気取入れ口、排気口の位置等に応じて、空気取
入れ口と排気口間の風路の形状を決定する必要があり、
後述する如く種々の風路配置が考えられ、例えば、風路
自体の形状も流れの方向に一様でなく、タービンの後流
側が膨張するよう、ダクト形状を末広がりのテーパーを
持つ構成とすると空力性能が向上する。
置を設ける車両の位置、当該車両のデザインと空力特性
並びに空気取入れ口、排気口の位置等に応じて、空気取
入れ口と排気口間の風路の形状を決定する必要があり、
後述する如く種々の風路配置が考えられ、例えば、風路
自体の形状も流れの方向に一様でなく、タービンの後流
側が膨張するよう、ダクト形状を末広がりのテーパーを
持つ構成とすると空力性能が向上する。
さらに、車両が本来有する低騒音特性を、タービンが
発生する騒音で阻害することがないように、タービンが
発生する騒音を風力発電装置外部へできるだけ伝播させ
ないよう抑制する必要があり、風路内壁に吸音効果を有
する素材および／または構造からなる吸音手段を組み込
み、タービンから放射される騒音エネルギーを吸収さ
せ、さらにタービンの支持部材たるハブおよびフェアリ
ングなどにも、吸音手段を用いることが必要である。
発生する騒音で阻害することがないように、タービンが
発生する騒音を風力発電装置外部へできるだけ伝播させ
ないよう抑制する必要があり、風路内壁に吸音効果を有
する素材および／または構造からなる吸音手段を組み込
み、タービンから放射される騒音エネルギーを吸収さ
せ、さらにタービンの支持部材たるハブおよびフェアリ
ングなどにも、吸音手段を用いることが必要である。
車両用風力発電装置は、速度域が広範囲での運転が要
求されるので、タービン単体のみではその全領域で良好
な迎え角を維持できず、例えばある条件下では翼面から
空気が剥がれ渦を発生し、騒音が増大する。
求されるので、タービン単体のみではその全領域で良好
な迎え角を維持できず、例えばある条件下では翼面から
空気が剥がれ渦を発生し、騒音が増大する。
これに対処するため、この発明では、静翼をタービン
の前後の両方または一方のみに配置し、車両速度または
風路内導入風速に応じて静翼のピッチを制御して、ター
ビンの迎え角を常に最適となるようにするものである。
の前後の両方または一方のみに配置し、車両速度または
風路内導入風速に応じて静翼のピッチを制御して、ター
ビンの迎え角を常に最適となるようにするものである。
さらに、ピッチ可変の静翼の発電外の利用方法とし
て、ピッチ制御によりタービンの発生する抵抗を増加さ
せて、車両の制動力を得ることにより、当該車両用風力
発電装置を、車両運転の全領域での作動を確保するもの
である。
て、ピッチ制御によりタービンの発生する抵抗を増加さ
せて、車両の制動力を得ることにより、当該車両用風力
発電装置を、車両運転の全領域での作動を確保するもの
である。
発明の図面に基づく開示 第１図はこの発明による風力発電装置の一例を示す磁
気浮上車両の斜視説明図である。第２図はこの発明によ
る風力発電装置の風路を示す磁気浮上車両の説明図であ
り、同図a,c,eは側面説明図、同図ｂは同図ｃの上面説
明図、同図ｄは同図ｅの上面説明図である。
気浮上車両の斜視説明図である。第２図はこの発明によ
る風力発電装置の風路を示す磁気浮上車両の説明図であ
り、同図a,c,eは側面説明図、同図ｂは同図ｃの上面説
明図、同図ｄは同図ｅの上面説明図である。
第３図ａはこの発明による風力発電装置の風路を示す
磁気浮上車両の説明図、同図ｂはタービン翼の合成速度
の一例を示す縦断説明図である。
磁気浮上車両の説明図、同図ｂはタービン翼の合成速度
の一例を示す縦断説明図である。
第４図a,bはこの発明によるタービン翼の合成速度の
一例を示す縦断説明図である。
一例を示す縦断説明図である。
第５図は風路におけるタービン翼と静翼の関係を示す
説明図である。
説明図である。
第６図はこの発明による風力発電装置に用いたタービ
ンの一例を示す風路の縦断説明図である。
ンの一例を示す風路の縦断説明図である。
第７図ａはこの発明による風力発電装置に用いた吸音
効果を有する素材および構造を示す風路の縦断説明図、
同図b,cは吸音効果を有する素材および構造の詳細を示
す風路壁の断面説明図である。
効果を有する素材および構造を示す風路の縦断説明図、
同図b,cは吸音効果を有する素材および構造の詳細を示
す風路壁の断面説明図である。
第８図ａはタービンの騒音特性の一例を示す周波数と
騒音レベルとのグラフであり、同図ｂは吸音効果を有す
る素材または構造の吸音特性の一例を示す周波数と吸音
レベルとのグラフである。
騒音レベルとのグラフであり、同図ｂは吸音効果を有す
る素材または構造の吸音特性の一例を示す周波数と吸音
レベルとのグラフである。
風路配置 以下に、風力発電装置の風路配置と、風路形状の一例
を説明する。ここでは、先頭車両に風力発電装置を設け
る場合の一例を説明するが、前述の如く、所要編成車両
のどの車両位置にも設けることができる。
を説明する。ここでは、先頭車両に風力発電装置を設け
る場合の一例を説明するが、前述の如く、所要編成車両
のどの車両位置にも設けることができる。
構成１ 第１図及び第２図ａに示す風路（11）配置の例は、先
頭車両（１）のカウリング先端下部に設けた開口部（1
0）から取り入れた空気を、所要長さの風路（11）を通
した後、車両（１）天井部に開口した排気口（12）より
放出させる構成からなる。
頭車両（１）のカウリング先端下部に設けた開口部（1
0）から取り入れた空気を、所要長さの風路（11）を通
した後、車両（１）天井部に開口した排気口（12）より
放出させる構成からなる。
前記風路（11）におけるタービン（13）は、路内に取
り入れた空気が適宜圧縮された後に作用するよう選定さ
れた所要位置に配設され、タービン（13）軸の駆動力
は、風路（11）外に設けた発電機（14）に図示しない伝
達機構により伝達される。
り入れた空気が適宜圧縮された後に作用するよう選定さ
れた所要位置に配設され、タービン（13）軸の駆動力
は、風路（11）外に設けた発電機（14）に図示しない伝
達機構により伝達される。
構成２ 第２図b,cに示す風路（15）配置の例は、構成１と同
様の開口部（10）から取り入れた空気を、水平にタービ
ン（13）へと導入して、その後車両（１）の床に開口し
た排気口（16）より放出させる構成からなる。また、タ
ービン（13）軸の駆動力は、風路（15）外に設けた発電
機（14）に図示しない伝達機構により伝達される。
様の開口部（10）から取り入れた空気を、水平にタービ
ン（13）へと導入して、その後車両（１）の床に開口し
た排気口（16）より放出させる構成からなる。また、タ
ービン（13）軸の駆動力は、風路（15）外に設けた発電
機（14）に図示しない伝達機構により伝達される。
構成３ 第２図d,eに示す風路（17）配置の例は、構成１と同
様の開口部（10）から取り入れた空気を水平に導入し、
水平方向に排気するため、風路（17）は途中から２通路
（171）（172）に分かれており、それぞれにタービン
（131）（132）が配置され、車両（１）の両側壁に開口
した排気口（181）（182）より放出させる構成からな
る。
様の開口部（10）から取り入れた空気を水平に導入し、
水平方向に排気するため、風路（17）は途中から２通路
（171）（172）に分かれており、それぞれにタービン
（131）（132）が配置され、車両（１）の両側壁に開口
した排気口（181）（182）より放出させる構成からな
る。
前記風路（17）におけるタービン（131）（132）は、
前記の如く分岐した２通路（171）（172）内に取り入れ
た空気が適宜圧縮された後に作用するよう選定された所
要位置に配設され、タービン（131）（132）軸の駆動力
は、ここでは風路（17）外に設けた１機の発電機（14）
に図示しない伝達機構により伝達される。
前記の如く分岐した２通路（171）（172）内に取り入れ
た空気が適宜圧縮された後に作用するよう選定された所
要位置に配設され、タービン（131）（132）軸の駆動力
は、ここでは風路（17）外に設けた１機の発電機（14）
に図示しない伝達機構により伝達される。
タービン 以上に、先頭車両に風力発電装置を設ける場合の風路
の一例を説明したが、いずれも先頭車両の本来の空気抵
抗などの特性をできるだけ変動させることなく、また、
リフト及びダウン方向の係数をも変化させないよう考慮
する必要がある。
の一例を説明したが、いずれも先頭車両の本来の空気抵
抗などの特性をできるだけ変動させることなく、また、
リフト及びダウン方向の係数をも変化させないよう考慮
する必要がある。
従って、風路形状及び風路内のタービン、特にブレー
ド形状の空力特性などが重要になる。以下にタービンの
一例を説明する。
ド形状の空力特性などが重要になる。以下にタービンの
一例を説明する。
構成４ 第３図ａには、第１図及び第２図ａに示す構成１の風
路（11）を用いた風力発電装置を、所要編成車両の先頭
車両に配置した例を示し、同図ｂは、タービンの各ブレ
ード（20）の合成速度の大きさを示す模式図であり、ブ
レード（20）には軸方向の風速Ｖと、ブレードの回転に
対し相対的に働く周速度ＲΩのベクトル和で表される合
成速度Ｕが作用する。
路（11）を用いた風力発電装置を、所要編成車両の先頭
車両に配置した例を示し、同図ｂは、タービンの各ブレ
ード（20）の合成速度の大きさを示す模式図であり、ブ
レード（20）には軸方向の風速Ｖと、ブレードの回転に
対し相対的に働く周速度ＲΩのベクトル和で表される合
成速度Ｕが作用する。
磁気浮上車両用風力発電装置に用いられるタービン
は、自然風の中で運転する風車と比べ、時速300km走行
時で毎秒80m、時速500km走行時で毎秒140mと風速が極め
て大きく、そのため音速の限界を考慮した設計が必要で
ある。
は、自然風の中で運転する風車と比べ、時速300km走行
時で毎秒80m、時速500km走行時で毎秒140mと風速が極め
て大きく、そのため音速の限界を考慮した設計が必要で
ある。
また、ブレードに作用する合成速度のマッハ数は容易
に0.8〜0.95程度に達し、このレベルのマッハ数になる
と、空気の圧縮性が効いてくるので、性能解析や翼型の
選定等に圧縮性の考慮が必要となる。ブレード翼型は、
薄翼の遷音速タイプのものが適している。
に0.8〜0.95程度に達し、このレベルのマッハ数になる
と、空気の圧縮性が効いてくるので、性能解析や翼型の
選定等に圧縮性の考慮が必要となる。ブレード翼型は、
薄翼の遷音速タイプのものが適している。
また、速度比は小さくても定格風速が十分大きいの
で、実際の回転数は大きく5,000〜9,000rpmのオーダー
となる。そのため、ディスク荷重は400〜700kW/m2と大
きくとれ、必要動力に対しコンパクトなタービンで済ま
すことができる。
で、実際の回転数は大きく5,000〜9,000rpmのオーダー
となる。そのため、ディスク荷重は400〜700kW/m2と大
きくとれ、必要動力に対しコンパクトなタービンで済ま
すことができる。
静翼 車両用風力発電装置は、速度域が広範囲での運転が要
求されるので、タービン単体のみではその全領域で良好
な迎え角を維持できず、例えば、第４図ａに示すタービ
ンブレード（20）が適正な迎角状態にある場合を示す
が、同一ブレード（20）でもある条件下では、第４図ｂ
に示す如く、失速状態となり、翼面から空気が剥がれ渦
を発生し、騒音が増大することになる。
求されるので、タービン単体のみではその全領域で良好
な迎え角を維持できず、例えば、第４図ａに示すタービ
ンブレード（20）が適正な迎角状態にある場合を示す
が、同一ブレード（20）でもある条件下では、第４図ｂ
に示す如く、失速状態となり、翼面から空気が剥がれ渦
を発生し、騒音が増大することになる。
構成５ これに対処するため、この発明では第１図、第５図、
第６図に示す如く、タービン（13）の前後位置に静翼
（22）（24）を配置し、車両（１）速度または風路（1
1）内導入風速に応じて静翼（22）（24）のいずれか一
方もしくは両方のピッチを制御して、タービン（13）の
迎え角を常に最適となるようにするものである。
第６図に示す如く、タービン（13）の前後位置に静翼
（22）（24）を配置し、車両（１）速度または風路（1
1）内導入風速に応じて静翼（22）（24）のいずれか一
方もしくは両方のピッチを制御して、タービン（13）の
迎え角を常に最適となるようにするものである。
第５図、第６図に基づいて詳述すると、前記作用効果
を得るのに可変ピッチタービンが採用できるが、回転部
に可変ピッチ機構を持つため、構造が複雑になるのに比
べ、この発明の静翼（22）（24）全体が風路（11）に固
定配置されるため、静翼（22）（24）の各ブレード（2
3）（25）に可変ピッチ機構を持たせることが容易であ
り、かつその制御が容易となる。かかる構成の利点は極
めて大きいといえる。なお、第６図の後方静翼（24）の
ブレード（25）は固定ピッチの構成を示している。
を得るのに可変ピッチタービンが採用できるが、回転部
に可変ピッチ機構を持つため、構造が複雑になるのに比
べ、この発明の静翼（22）（24）全体が風路（11）に固
定配置されるため、静翼（22）（24）の各ブレード（2
3）（25）に可変ピッチ機構を持たせることが容易であ
り、かつその制御が容易となる。かかる構成の利点は極
めて大きいといえる。なお、第６図の後方静翼（24）の
ブレード（25）は固定ピッチの構成を示している。
また、後方静翼（24）はタービン（13）後流の渦成分
を除き、渦損出を減少させる効果も併せもたすことが可
能である。
を除き、渦損出を減少させる効果も併せもたすことが可
能である。
さらに、前・後いずれの静翼（22）（24）にも、その
支持部であるハブ（27）、フェアリング（26）に後述す
る吸音手段を設けることにより、装置の騒音の一層の低
減を図ることができる。
支持部であるハブ（27）、フェアリング（26）に後述す
る吸音手段を設けることにより、装置の騒音の一層の低
減を図ることができる。
吸音手段 タービンの発生騒音の風力発生装置外部への伝播を抑
えるために、風路内壁に吸音構造を組み込み、タービン
から放射される騒音エネルギーを吸収させた構成を説明
する。
えるために、風路内壁に吸音構造を組み込み、タービン
から放射される騒音エネルギーを吸収させた構成を説明
する。
構成６ 車両に所要配置された風路、例えば第１図の風路（1
1）の全内壁に、第７図ａの如く吸音手段（30）を施
す。
1）の全内壁に、第７図ａの如く吸音手段（30）を施
す。
吸音手段（30）の具体例として、次のような構造を採
用することができる。
用することができる。
第７図ｂに示す例は、内壁材に孔明き板（31）を用
い、外壁（33）と孔明き板（31）の間にハニカム材（3
2）等を配設して空気層を設けてなる吸音素材と吸音構
造を組み合せた構成である。
い、外壁（33）と孔明き板（31）の間にハニカム材（3
2）等を配設して空気層を設けてなる吸音素材と吸音構
造を組み合せた構成である。
孔明き板（31）の孔明き率とハニカム材（32）による
空気層の体積は、例えばタービン騒音の低次モード周波
数に合わせて設計される。
空気層の体積は、例えばタービン騒音の低次モード周波
数に合わせて設計される。
すなわち、タービンによる騒音は、例えば第８図ａに
示す如く、複数次のピークを有しているのに対して、吸
音手段は第８図ｂに示す如く、設定した周波数をピーク
とする吸音特性を有するため、一つ吸音手段ですべての
騒音を吸収できない。
示す如く、複数次のピークを有しているのに対して、吸
音手段は第８図ｂに示す如く、設定した周波数をピーク
とする吸音特性を有するため、一つ吸音手段ですべての
騒音を吸収できない。
そこで、第７図ｂに示す吸音手段を風路（11）の何処
に配置して、どの周波数の吸音特性を持たせるかを検討
し、固有の吸音特性を付与できるように設計するのであ
る。
に配置して、どの周波数の吸音特性を持たせるかを検討
し、固有の吸音特性を付与できるように設計するのであ
る。
構成７ 第７図ｃに示す例は、内壁材に各種のセラミック、焼
結体等の多孔質材料（34）を用い、その裏側に適当な空
気層、すなわち、外壁（33）と多孔質材料（34）の間に
ハニカム材（32）等を配設して空気層を設けてなる吸音
素材と吸音構造を組み合せた構成である。
結体等の多孔質材料（34）を用い、その裏側に適当な空
気層、すなわち、外壁（33）と多孔質材料（34）の間に
ハニカム材（32）等を配設して空気層を設けてなる吸音
素材と吸音構造を組み合せた構成である。
この場合、多孔質材料（34）を内壁材に用いているた
め、比較的高次のタービン騒音周波数に合わせて設計さ
れる。
め、比較的高次のタービン騒音周波数に合わせて設計さ
れる。
構成８ 吸音手段は風路（11）の内壁のみならず、タービン
（13）側、及び静翼（22）（24）側にも設けることが効
果的であり、例えば、第６図に示す如くフェアリング
（26）やハブ（27）に、前記第７図b,cに示す吸音手段
を施したり、所要周波数域に吸音効果のある吸音素材を
用いたり、あるいは貼着することができる。
（13）側、及び静翼（22）（24）側にも設けることが効
果的であり、例えば、第６図に示す如くフェアリング
（26）やハブ（27）に、前記第７図b,cに示す吸音手段
を施したり、所要周波数域に吸音効果のある吸音素材を
用いたり、あるいは貼着することができる。
発明の効果 この発明は、車両の高速走行時に余剰出力を持つよう
に風力発電装置の容量を決め、その余剰出力を蓄電池に
貯え、低速時の出力不足を蓄電池の出力で補う充電式蓄
電池との発電、充電システムとし、かつ発電量の有効出
力の増加に伴い増大する空気抵抗を小さく抑え、また、
静翼を配置してあらゆる速度域で良好なタービンの迎角
を維持でき、発電効率を向上させかつタービンが発生す
る空力騒音、振動を減少させることができ、磁気浮上推
進に悪影響を与えず、効率よく発電できるタービン式風
力発電装置である。
に風力発電装置の容量を決め、その余剰出力を蓄電池に
貯え、低速時の出力不足を蓄電池の出力で補う充電式蓄
電池との発電、充電システムとし、かつ発電量の有効出
力の増加に伴い増大する空気抵抗を小さく抑え、また、
静翼を配置してあらゆる速度域で良好なタービンの迎角
を維持でき、発電効率を向上させかつタービンが発生す
る空力騒音、振動を減少させることができ、磁気浮上推
進に悪影響を与えず、効率よく発電できるタービン式風
力発電装置である。
第１図はこの発明による風力発電装置の一例を示す磁気
浮上車両の斜視説明図である。第２図はこの発明による
風力発電装置の風路を示す磁気浮上車両の説明図であ
り、同図a,c,eは側面説明図、同図ｂは同図ｃの上面説
明図、同図ｄは同図ｅの上面説明図である。 第３図ａはこの発明による風力発電装置の風路を示す磁
気浮上車両の説明図、同図ｂはタービン翼の合成速度の
一例を示す縦断説明図である。 第４図a,bはこの発明によるタービン翼の合成速度の一
例を示す縦断説明図である。 第５図は風路におけるタービン翼と静翼の関係を示す説
明図である。 第６図はこの発明による風力発電装置に用いたタービン
の一例を示す風路の縦断説明図である。 第７図ａはこの発明による風力発電装置に用いた吸音効
果を有する素材および構造を示す風路の縦断説明図、同
図b,cは吸音効果を有する素材および構造の詳細を示す
風路壁の断面説明図である。 第８図ａはタービンの騒音特性の一例を示す周波数と騒
音レベルとのグラフであり、同図ｂは吸音効果を有する
素材または構造の吸音特性の一例を示す周波数と吸音レ
ベルとのグラフである。 １……先頭車両、10……開口部、11,15,17……風路、 12,16,181,182……排気口、13,131,132……タービン、 14……発電機、171,172……通路、 20,23,25……ブレード、21……回転面、 22,24……静翼、26……フェアリング、27……ハブ、 30……吸音手段、31……孔明き板、32……ハニカム材、 33……外壁、34……多孔質材料。
浮上車両の斜視説明図である。第２図はこの発明による
風力発電装置の風路を示す磁気浮上車両の説明図であ
り、同図a,c,eは側面説明図、同図ｂは同図ｃの上面説
明図、同図ｄは同図ｅの上面説明図である。 第３図ａはこの発明による風力発電装置の風路を示す磁
気浮上車両の説明図、同図ｂはタービン翼の合成速度の
一例を示す縦断説明図である。 第４図a,bはこの発明によるタービン翼の合成速度の一
例を示す縦断説明図である。 第５図は風路におけるタービン翼と静翼の関係を示す説
明図である。 第６図はこの発明による風力発電装置に用いたタービン
の一例を示す風路の縦断説明図である。 第７図ａはこの発明による風力発電装置に用いた吸音効
果を有する素材および構造を示す風路の縦断説明図、同
図b,cは吸音効果を有する素材および構造の詳細を示す
風路壁の断面説明図である。 第８図ａはタービンの騒音特性の一例を示す周波数と騒
音レベルとのグラフであり、同図ｂは吸音効果を有する
素材または構造の吸音特性の一例を示す周波数と吸音レ
ベルとのグラフである。 １……先頭車両、10……開口部、11,15,17……風路、 12,16,181,182……排気口、13,131,132……タービン、 14……発電機、171,172……通路、 20,23,25……ブレード、21……回転面、 22,24……静翼、26……フェアリング、27……ハブ、 30……吸音手段、31……孔明き板、32……ハニカム材、 33……外壁、34……多孔質材料。
フロントページの続き (72)発明者 徳江 林三 兵庫県尼崎市西長洲本通２丁目６番地 住友精密工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−52679（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−61794（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−33285（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−20076（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F03D 9/00 B61B 13/08 B60L 13/04 B60L 8/00
Claims (3)
- 【請求項１】磁気浮上車両の車体構造内部に、吸音手段
を有しかつ空気の風路内への取り込みと排気の効率を高
めた非一様断面の風路を設け、前記風路内に発電機を駆
動するタービンを配設し、かつタービンの上流側および
／または下流側に静翼を配設したことを特徴とする磁気
浮上車両用風力発電装置。 - 【請求項２】静翼のピッチを車両速度または風路内導入
風速に応じて変更可能となしたことを特徴とする請求項
１記載の磁気浮上車両用風力発電装置。 - 【請求項３】静翼の支持部材たるハブおよびフェアリン
グに、吸音手段を用いたことを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の磁気浮上車両用風力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2086378A JP2761960B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 磁気浮上車両用風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2086378A JP2761960B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 磁気浮上車両用風力発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03286190A JPH03286190A (ja) | 1991-12-17 |
| JP2761960B2 true JP2761960B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=13885217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2086378A Expired - Lifetime JP2761960B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 磁気浮上車両用風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2761960B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2938735B2 (ja) * | 1993-11-02 | 1999-08-25 | 住友精密工業株式会社 | 磁気浮上式高速鉄道用風力発電装置 |
| KR100720909B1 (ko) * | 2005-06-23 | 2007-05-22 | 한국해양연구원 | 회전익 날개 끝 간극유동 손실 방지용 임펄스 터빈 |
| JP5478753B1 (ja) * | 2013-03-27 | 2014-04-23 | 株式会社京三製作所 | 発電システム及び集塵装置システム |
| CN105351150B (zh) * | 2015-12-07 | 2017-10-10 | 吉林大学 | 一种汽车集风发电装置及其控制方法 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2086378A patent/JP2761960B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03286190A (ja) | 1991-12-17 |
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