JP5155054B2 - 風力発電装置を備えた自動車 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の走行によって生じる風力を電気エネルギーに変換する風力発電装置を備えた自動車に関するものであり、特に、風力発電装置として無端ベルト装置を搭載した自動車に関する。

近年、環境問題等の公害防止の観点から電気自動車の開発がさかんに行われている。電気自動車には、ソーラーカー、燃料電池車などがあるが、中でも簡単な構造でしかも低コスト化が図れる風力発電による電気自動車が提案されている。（特許文献１参照）

特許文献１に記載された風力発電による電気自動車の具体的な構成を図３にもとづいて説明する。図３を参照すると、風車３１と、該風車３１の回転力を高めるための変速装置３２と、この変速装置３２を介して風車３１の回転力によって作動する発電機３３とからなる風力発電装置を、自動車のエンジンルーム内に付設した支持部材等に設置固定し、該エンジンルームの前面の風の取り入れから走行中に自動車が受ける風を取り入れて発電を行うというものである。

一方自動車のボディーの任意箇所にはバッテリー３７が設置され、このバッテリー３７には、を前記発電機３３から供給された電力が充電される。

特許文献１の記載によれば、自動車の走行中特に時速６０Ｋｍ以上のスピードで走るときは風車３１に相当の風圧が加わり、風車３１がこの風圧によって回転し、この回転力を変速装置で高めて発電機３３を作動させるものであって、自動車の走行中は常にバッテリー３７に電力を供給しつづけ、自動車の長距離走行を可能とした充分に実用に供し得る電気自動車が得られると共にドライヤー３８の作動で風車３１に雪が付着するのを防止するようになるので、雪中の走行中にも充分な発電機能が得られ、従来の電気自動車に比し遥かに高性能な電気自動車を提供し得るものである、と記載されている。

しかし、エンジンルームの狭い空間内に設置して走行中に自動車が受ける風をエンジンルーム内に取り入れて発電を行う程度の大きさの風車では、発電能力は小さく、その上、風車３１に雪が付着するのを防止するためのドライヤー３８の駆動に電力が使用されることになると、自動車の走行には、ごくわずかの電力しか利用できないのではないかと思われる。

もっとも、特許文献１に記載された風力発電による電気自動車は、風車３１を含めた風力発電装置が自動車のエンジンルーム内に設置されるために風車３１の大きさが制約されるのであって、発電量を高めるには、大型の風車を用いればよいということになるが、現実問題としてプロペラ式の風車を用いるという構想では、大型の風車を車両の屋根などに搭載することはできない。
特開２００３−２９９２０７号公報

解決しようとする問題点は、プロペラ式の風車を用いるという構想では、設置場所が問題となる。現実問題として大型の風車を屋根の上に搭載することは難しいという点である。

本発明は、無端ベルト装置と、発電機と、充電器とを有する風力発電装置を備えたものである。無端ベルト装置は、無端ベルトに、一定間隔をおいて側方に張り出して植えつけられたブレードを有し、車両の直進方向に対して角度をなして車体の外部、好ましくは屋根の上に設置されたものである。前記ブレードは、車両の走行によって生じた風力を受けて前記無端ベルト装置に連続移動送りを与えるものであり、前記発電機は、前記無端ベルト装置の連続移動送りによって生じた回転力によって駆動され、電力を発電するものであり、充電器は、発電された電力を車両の走行に用いる電力として充電するものである。

本発明によれば、無端ベルトに一定間隔をおいて側方に張り出して植えつけられたブレードを有した無端ベルト装置を採用し、しかも該無端ベルト装置を車両の直進方向に対して角度をなして屋根の上に設置することにより、車両の走行によって生じた風力を受けてブレードが前記無端ベルトに連続移動送りを与える送り側を無端ベルトの往行程、逆の戻り側を無端ベルトの復行程としたときに、往行程にあるすべてのブレードは、均等に風圧を受けるのに対し、復行程にあるすべてのブレードは、前方から来る風に対してちょうど影になるため、風圧を受けない。したがって、無端ベルトが連続移動送りによって、復行程にあるブレードによる抵抗力を受けることがないため、ブレードに作用する風力を有効利用して効率のよい発電をすることができる。

本発明の具体的な構成を図１にもとづいて詳しく説明する。図１（ａ）は、本発明に係る自動車の平面図、図１（ｂ）は、その側面図である。

図１に、本発明による風力発電装置を備えた自動車の１例を示す。この実施例に示す自動車は、ワンボックスカーであるが、通常のセダン型の自動車であってもよい。自動車１の屋根には、無端ベルト装置２が、車両の直進方向に対し、一定角度θ傾斜させた姿勢で設置されている。

図１（ａ）を参照すると、無端ベルト装置２は、所定の距離を隔て配設された１対のプーリー３、３´と、両プーリー間に跨って掛け渡された無端ベルト４とからなり、該無端ベルト４には、数枚のブレード５が一定間隔をおいて側方に張り出して植えつけられたものである。なお、無端ベルト装置２は、ワンボックスカーやセダン型の自動車の一番広い場所である屋根の上に設置される。無端ベルト装置２の立ち上がり高さは、無端ベルト４に取り付けたブレードの高さによって規定される。

１対のプーリー３、３´は、自動車の車長方向に対して、車前側のプーリー３が車長方向の車体中心線（０―０´）に対して左側に、車後側のプーリー３´が車長方向の車体中心線（０―０´）に対して右側にずれた位置に設置されている。

この結果、無端ベルト装置２は、前述のように車両の直進方向に対し、一定角度θの角度に傾斜された姿勢で設置されることになる。なお、車前側のプーリー３を車長方向の車体中心線（０―０´）に対して右側に、車後側のプーリー３´を車長方向の車体中心線に対して左側にずれた位置に設置してもよい。

図１において、自動車が直進したときに、屋根に装備した無端ベルト装置２のブレード５は、車両の走行によって受ける風力により無端ベルト４に連続移動送りを与え、その結果プーリー３、３´は回転する。なお、車前側のプーリー３を車長方向の車体中心線（０―０´）に対して左側に設置した場合には（図１（ａ））、プーリー３、３´は左回転する。これに対して、車前側のプーリー３を車長方向の車体中心線（０―０´）に対して右側に設置した場合には、プーリー３、３´は右回転する。

そして、風圧を受けたブレード５によって押されながら移動する送り側を無端ベルト４の往行程Ｇ、逆の戻り側を無端ベルト４の復行程Ｂとしたときに、無端ベルト４は、往行程Ｇにあるすべてのブレードから押圧力を受けて連続移動送りが与えられる。これに対し、復行程Ｂにあるすべてのブレード５は、車両の走行方向の前方から来る風に対してちょうど影になるが、無端ベルト装置２のブレード５の復行程Ｂの全体をカバー６で覆い、無端ベルト４の復行程Ｂを外部から隔離し、さらに、図１（ａ）に示すように無端ベルト４の往行程Ｇと復行程Ｂとの間を隔壁１１を設置することによって、復行程Ｂを移動するブレード５への風力の影響をなくすことによって、ブレード５に余計な抵抗を与えることなく、プーリー３、３´を円滑に回転させることができる。

本発明において、無端ベルト装置を車の進行方向に対して角度θだけ傾けたときに、無端ベルト面から直角に張り出したブレードの張り出し長さをｂ、ブレードのピッチをａとしたとき、これらの関係は、図２のように、ｂ＝ａtanθとなるのが好ましい。ｂ＞ａtanθあるいは、ｂ＜ａtanθであっても風力Ｆの利用効率が低下する。また、ｂ＝ａtanθとなる場合において、車長方向の車体中心線（０―０´）に対する無端ベルト装置２の傾斜角度θ＝４５°のときに無端ベルトには、風力Ｆを利用して最大の推進力Ｆ_Ｂが得られるが、無端ベルト装置２の傾斜角度、無端ベルトの面に対する板状のブレードの張り出し角度は自由に設定できる。

自動車の車体内の所定の場所には、発電機３が設置されている。発電機７は、前記無端ベルト装置２の連続移動送りによって生じたプーリー３、３´の回転力によって駆動され、電力を発電するものである。図１（ｂ）を参照すると、車後側のプーリー３´の軸は、ギアボックス８の一方側に連結されている。なお、車前側のプーリー３の軸を、ギアボックス８の一方側に連結してもよいことはもちろんである。ギアボックス８の他方側には、連結棒９の一方端が連結されており、該連結棒９の他方端は、発電機７に連結されている。このような構成により、プーリー３の回転力が、ギアボックス８、連結棒９を介して、発電機７に伝達される。

車体内の他の所定の場所には、充電器１０が設置されている。充電器１０は、例えば、リチウムバッテリーである。発電機７の出力は、充電器１０に接続されており、発電機７により発電された電力は、充電器１０に蓄積される。そして、充電された電力を用いて動力モーターを駆動させ、自動車を走行させるための動力に利用される。

なお、自動車の大きさなどに応じて、ブレード５の大きさあるいは枚数を変えることにより、簡単な設計変更で、必要な発電規模に応じた無端ベルト装置２を実現することができる。

以上説明したように、本発明は、自動車の屋根の面積の範囲内を有効利用し、従来の風車などを利用した発電機に比べて大きな電力を発生させることができ
また、ブレードは車の屋根に沿って移動させるため、車の上方への張り出し量はわずかであり、実質的に自動車の形態を損なわない電気自動車を提供できるものである

（ａ）は、本発明による自動車の１実施例を示す平面図、（ｂ）は同側面図である。 （ａ）は、無端ベルト装置の配置を示す図、（ｂ）はブレードの張り出し長さと、ブレードのピッチとの関係を示す図である。 従来の電気自動車の外観図を示す図であり、（ａ）は、平面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ 自動車
２ 無端ベルト装置
３、３´ プーリー
４ 無端ベルト
５ ブレード
６ カバー
７ 発電機
８ ギアボックス
９ 連結棒
１０ 充電器
１１ 隔壁

Claims (3)

1. 無端ベルト装置と、発電機と、充電器とを有する風力発電装置を備えた自動車であって、
   前記無端ベルト装置は、１対のプーリーと、両プーリー間に跨って掛け渡された無端ベルトとを有し、車両の屋根の上に設置され、
   １対のプーリーは、車前側のプーリーと車後側のプーリーであり、自動車の車長方向に対して車前側のプーリーと車後側のプーリーとが、車長方向の車体中心線（０−０´）に対して左右にずれた位置に設置され、車両の直進方向に直交する軸を中心に回転し、
   両プーリー間に跨って掛け渡された無端ベルトは、車両の直進方向に対し、一定角度の傾斜した姿勢で設置され、一定間隔をおいて側方に張り出して植えつけられたブレードを有し、
   前記ブレードは、前記車両の走行によって生じた風力によって、無端ベルトに連続移動送りを与え、プーリーを回転させるものであり、
   前記発電機は、前記無端ベルト装置の連続移動送りによって生じたプーリーの回転力によって駆動され、電力を発電するものであり、
   充電器は、発電された電力を車両の走行に用いる電力として充電するものであることを特徴とする風力発電装置を備えた自動車。
2. 車両の走行によって生じた風力を受けてブレードが前記無端ベルトに連続移動送りを与える側を無端ベルトの往行程、逆の側を無端ベルトの復行程としたときに、無端ベルトの復行程はカバーで覆われていることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置を備えた自動車。
3. 無端ベルト装置の車長方向の車体中心線（０―０´）に対する傾斜角度をθ、無端ベルト面から直角に張り出したブレードの張り出し長さをｂ、ブレードのピッチをａとしたとき、ｂ＝ａtanθであることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置を備えた自動車。

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