JP3103516U

JP3103516U - 風力発電実験装置

Info

Publication number: JP3103516U
Application number: JP2004000747U
Authority: JP
Inventors: 孝之安達; 愛美小野
Original assignee: 株式会社ミクロ
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2010-02-20

Abstract

【課題】児童や生徒たちが息を吹き込む程度で容易に発電可能な風力発電の学習用実験装置を提供すること。
【解決手段】電動換気ファン１とエジェクター機構４とを一つの空気通路上で組み合わせ、エジェクター機構４側から息などの風力を吹き込むことによって前記電動換気ファン１を回転させ、当該電動換気ファン１が風力発電することを確認できるようにしたこと。
【選択図】図１

Description

本考案は、風力発電の実験装置に関する。さらに詳述すると、本考案は、電動換気ファンを発電装置として用いこれに風力を作用させるためのエジェクター機構を組み合わせ、エジェクターから息を吹き込むことによって容易に風力によって発電が可能であることを確認するための実験装置に関する。

近年、地球温暖化防止の観点などから開発されている自然エネルギー利用の一つに風力発電があり、積極的にその活用が図られている。

風力発電は、風力のエネルギー密度が小さいため、風力を電力に変換するには大掛かりな発電装置が必要であり、この結果、学習用などに用いる小型の風力発電実験装置の製造は容易ではなく、大型のものとなりがちである。

その結果、児童や生徒たちが息を吹き込む程度で発電させる実験装置は未だなく、教育・啓蒙を目的として学習用の小型でかつ容易に発電可能な風力発電実験装置の開発が待たれている。

本考案は上記のような風力発電実験装置の現状に鑑み、児童や生徒たちが息を吹き込む程度で容易に発電可能な風力発電の学習用実験装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決することを目的としてなされた本考案実験装置の構成は、電動換気ファンとエジェクター機構とを一つの空気通路上で組み合わせ、エジェクター機構側から息などの風力を吹き込むことによって前記電動換気ファンを回転させ、当該電動換気ファンが風力発電することを確認できるようにしたことを特徴とするものである。

即ち、本考案実験装置は、バッテリなどの電源を通電することによって換気を行う電動換気ファンは、逆にファンに風を送ってそのファンを回転させると発電することに着眼して、前記換気ファンを発電機とし機能させるもので、前記ファンに発電に必要な空気を大量に送り込むため、管路に設けてその周囲を密閉することなく開放したエジェクター構造の中心部に設けたノズルから息を吹き込むことによってそのノズルの周辺開放部分から空気をファン側に引き込んで搬送し風力を増加させるエジェクター機構と前記電動換気ファンとを管路に固定して設け、エジェクターからの息の吹き込みによって風力発電して発電できたことを確認できるようにした装置である。

請求項２に記載した本考案における電源は、電動換気ファンがバッテリなどの通電によって回転することを確認するために設けたものである。即ち、本考案実験装置では、バッテリの通電によって電動換気ファンが回転することを確認した上で、エジェクターからの息の吹込みによって当該換気ファンに風力発電させることにより２つの現象を比較できることから、電動機と発電機とは同じ構造であることを学習できる構成としているのである。

電動換気ファンを風力発電機として用い、これをエジェクター機構と組み合わせて風力発電の実験装置としたことにより、エジェクターから息を吹き込めばその風力により発電できることを確認できる簡易な風力発電実験装置を容易かつ低コストで得ることができ、また、小形の装置に形成できるので肺活量の比較的小さな児童や生徒たちにおいても容易に自分の手元において風力発電を体験することができる。

電動換気ファンをバッテリなどの通電によって回転させる一方でこの電動換気ファンによって風力発電を行うことから、電動機が発電機となることを体験でき、電動機と発電機が同じ機構であることの学習ができる。

次に、本考案の実施の形態例について図により説明する。図１は本考案実験装置の一例の横断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視図、図３は本考案実験装置の別例の断面図、図４はエジェクター部の別例の断面図、図５は本考案装置における回路構成の一例を示すブロック図である。

図１に例示した本考案の実施の最良の形態において、１は電動換気ファン、２は電池などによる前記ファン１の電源装置、３は音や光などを発するように形成した風力発電の確認装置、５と６は電動換気ファン１におけるファンの外径に見合った内径を有する管路、４はエジェクター機構であり、前記電動換気ファン１と電源装置２および風力発電の確認装置３を、手前側の管路５と前方の管路６に、取付けなどによって各部品の一体化を図っている。

図１の例においては、電動換気ファン１のモータには直流1.5Vのものを用い、そのファンの直径が一例として50mmであれば、それに合わせて管路５，６に内径50mm、肉厚５mmのアクリル管を上流側（手前側、図の右側）の管路５と下流側の管路６として用い、両管路５と６の対向部にフランジ板７と８を付設し、両フランジ板７，８の間に、電動換気ファン１を挿入固定する一方、電源装置２と風力発電の確認装置３は、ここでは上流側の管路５の外側に設けて本考案実験装置全体としての一体化を図っている。

前記管路５に空気を吹き込むためのエジェクター機構４は、そのノズル９を、図２に例示するように、上流側の管路５の入口部において、当該管路５の内部中心に向けて放射状に設けた支持アーム10によって中心部に固定して設けると共に、息を吹き込むためのホース11が当該ノズル９に接続されて構成されている。ここで、管路５，６は不透明でもよいが、透明である方がファンの回転の椅子を外部から観察できるので望ましい。

図１，図２により上記に説明した本考案装置を使用した風力発電の実験は、次のように行う。まず、図５に例示するように、電動換気ファン１とそのバッテリを具備した電源装置２を、電源回路に挿入した切換スイッチ2aによって接続し、電動換気ファン１の直流モータに通電させて、そのファンがバッテリの電力により回転することを確かめる。次いで、前記スイッチ2aを切換えて電動換気ファン１と電源装置２をカットした状態でホース11から息を吹き込み、電動換気ファン１にエジェクターの効果を利用して大量の空気を送ってファンを回させる。そうするとこのファンの回転によって直流モータが発電機として作動する。即ち、モータに発電された電気は風力発電の確認装置３に設けた機能の一つである電子メロディーを鳴らすので、これによりエジェクターから吹込んだ息によって風力発電ができたことが確認できる。

前記確認装置３の機能としては、バッテリによる電動換気ファンの回転を示す音と風力発電がなされていることを示す音とを、異なる音程や音調で表示し分けることができる。また、前記音に代え、或は、音と併用して異なる色のＬＥＤなどの発光体による点灯表示や発光体の点滅パターンの違いなどによっても、電動換気ファンのバッテリによる回転（モータ）と風力による回転（発電機）とを表示し分けるようにもできる。

上述した図１，図２の実施例においては、エジェクター機構４を上流側の管路５の入口に固定して設置したが、本考案ではエジェクター機構４を、図３に示すように管路５の端部に対し嵌め込み式として上流側の管路５に装・脱着可能な構造とすることができる。また、図４に示すように、上記のエジェクター機構４に代えてキャップ状をなす本体13の中心部にノズル９を固定し、ノズル９の周辺部が完全密封された管路５に対して装・脱着可能な吹き込み管12を用意し、上記のエジェクター機構４と交換装着し、このノズル９から息を吹き込んで風力発電実験を行うこともできる。

図４のエジェクター機構４に代わる吹き込み管12を使用した実験装置では、ノズル９から吹き込んだ空気以外にその空気に吸引されて管路５に入る空気がないため、換気ファン１を回す空気量が少なく、従って風力発電が比較的困難となる。この結果、上記吹き込み管12を使用した本考案実験装置では、風力発電の確認装置３である電子メロディーの音が弱くさせたり、発電力の強弱によって音程を異ならせるなど、確認装置３の表示レベルを発電効果によって異ならせることにより、物理現象であるエジェクター効果の検証も実験することが可能となる。

以上の実施例ではエジェクター機構４のノズル９に息を吹き込むことによって電動換気ファン１を回して風力発電を確認できるようにしているが、本考案の風力発電実験装置に送り込む風は、人の息を吹き込むことによって作動させるものに限られず、小型送風機やヘアードライヤーの送風を用いるなど、それ相応の風を発生させることのできるものを風力源として利用することが可能である。なお、上記におけるノズル９は、シリコンチューブなどを交換可能にして用いることが望ましい。

本考案は以上の通りであって、電動換気ファンとエジェクター機構を組み合わせという簡便な装置により、肺活量の比較的小さな児童や生徒たちにおいても、風力発電を容易に体験することができるから、学校の授業のみならず自然エネルギー、特に風力ェネルギーの教育・啓蒙に利用できる。

本考案実験装置の一例の横断面図。図１のＡ−Ａ線矢視図。本考案実験装置の別例の断面図。エジェクター部の別例の断面図。本考案装置における回路構成の一例を示すブロック図。

符号の説明

１電動換気ファン
２電源装置
３風力発電確認装置
４エジェクター機構
５上流側管路
６下流側管路
７上流側管路のフランジ
８下流側管路のフランジ
９エジェクター機構のノズル
10 エジェクター機構のノズル支持アーム
11 ホース
12 ノズル周辺を完全密封した吹き込み管

Claims

電動換気ファンとエジェクター機構とを一つの空気通路上で組み合わせ、エジェクター機構側から息などの風力を吹き込むことによって前記電動換気ファンを回転させ、当該電動換気ファンが風力発電することを確認できるようにしたことを特徴とする風力発電実験装置。
電動換気ファンにバッテリなどの電源により通電して前記換気ファンの機能を発揮させる一方、前記電源を遮断して前記電動換気ファンを風力によって回転させて発電させることにより、電動機と発電機とが同一の機構であることを確認できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の風力発電実験装置。
電動換気ファンは直流モータを具備した請求項１又は２の記載の風力発電実験装置。