JP5394585B1

JP5394585B1 - 車両搭載用発電装置

Info

Publication number: JP5394585B1
Application number: JP2013071554A
Authority: JP
Inventors: 惠昜伊藤
Original assignee: 惠昜伊藤
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2014196667A

Abstract

【課題】シンプルな構成で、外観を大きく損ねることなく設置でき、車両の前進時のみならず、後退時においても発電が可能な車両搭載用発電装置を提供することを課題とする。
【解決手段】電車２１に搭載される発電装置であって、電車２１の走行に伴って一端から他端へ風が抜ける風洞１内に複数の発電機２を適宜間隔置きに配設して成り、発電機の本体３はその前後両面に同一方向に回転するファン４，５を備え、ファン４、５の回転軸と発電機本体３の主軸との接続が流体クラッチ６、７を介して行われるようにされ、以て、電車２１の前進及び後退のいずれの走行時においても発電可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両搭載用発電装置に関するものであり、より詳細には、主に電車、バス等の大型車両の屋根等に搭載し、走行に伴う風力を利用して発電する車両搭載用発電装置に関するものである。

車両の屋根等に搭載した風車を、走行に伴う風力を利用して回転させて発電し、また、充電することを企図した発明として、特開平１１−１５０８０２号公報記載のものがある。それは、例えば、乗用車の屋根に水平回転する大きな風車を配するもので、その大きな風車が露出するために外観が損なわれるという問題がある。また、その発電装置の場合は、車両の前進時における発電しか想定されていないため、例えば、終点で折り返す電車の場合には、往復での利用ができないという問題がある。

また、車両に搭載されて、走行時における風を吸気ダクトから吸入して発電する車両用交流発電機を開示するものとして、特開２０１２−２９３９２号公報記載の発明があるが、それは構造が複雑であり、やはり前進時における発電しか想定されていないため、上記の場合と同じ問題がある。

特開平１１−１５０８０２号公報特開２０１２−２９３９２号公報

上述したように、従来提案されている走行に伴う風力を利用して発電するための装置は、外観が損なわれるとか、機構が複雑であるとか、車両の前進時にしか発電できないために用途が限定されるとかいった問題があった。そこで本発明は、このような問題のない、即ち、シンプルな構成で、外観を大きく損ねることなく設置でき、車両の前進時のみならず、後退時においても発電が可能な車両搭載用発電装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、車両に搭載される発電装置であって、前記車両の走行に伴って一端から他端へ風が抜ける風洞内に複数の発電機を適宜間隔置きに配設して成り、前記発電機の本体はその前後両面に同一方向に回転するファンを備え、前記ファンの回転軸と前記発電機本体の主軸との接続が流体クラッチを介して行われるようにされ、以て、前記車両の前進及び後退のいずれの走行時においても発電可能にしたことを特徴とする車両搭載用発電装置である。

一実施形態においては、前記ファンの周縁部に、フライホイール効果を持たせるに足りる重量が付加され、前記ファンの前後部分の風洞の内壁に、前記ファンに向かって内径を絞った径絞部が形成され、また、端部に配置される前記発電機のファンの内方側に、発電機本体を雨雪から保護する保護カバーが配設されることもある。更に、一実施形態においては、前記風洞の入口付近又は入口内に、異物侵入防止手段が配置され、また、前記風洞の下側に、風抜き空間が設けられる。

本発明は上記のとおりであって、車両の走行に伴って一端から他端へ風が抜ける風洞内に複数の発電機を適宜間隔置きに配設して成る非常にシンプルな構成であって、発電機本体はその前後両面に同一方向に回転するファンを備え、そのファンの回転軸と発電機本体の主軸との接続が流体クラッチを介して行われるようにされているため、車両の前進及び後退のいずれの走行時においても発電可能となる効果がある。

請求項２に係る発明においては更に、ファンの回転が流体クラッチを介して発電機本体の主軸につながる際に、ファンの回転力が弱まることが防止される効果があり、請求項３に係る発明においては更に、径絞部によって風洞の内壁に沿って流れる空気が中央部に誘導されてファンの回転が促進され、空気がファン周縁部と風洞の内壁との間の間隙を通流することによってファンに悪影響が及ぶことが防止される効果がある。

また、請求項４に係る発明においては更に、保護カバーによって発電機本体が雨雪から保護される効果があり、請求項５に係る発明においては更に、異物侵入防止手段によって異物が風洞内に入り込むことが防止される効果があり、請求項６に係る発明においては更に、横風が風洞の下側に設けられる風抜き空間から抜けるために、横風によって車両の正常な走行が妨げられることが防止される効果がある。

本発明に係る車両搭載用発電装置の電車への設置状態を示す側面図である。本発明に係る車両搭載用発電装置の一実施形態の要部拡大図である。本発明に係る車両搭載用発電装置の他の実施形態の要部拡大図である。本発明に係る車両搭載用発電装置の電車への組み込み状態を示す全体システム図である。

本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ説明する。本発明に係る車両搭載用発電装置は、主に各種電車、バス等の走行車両の屋根に設置して利用するもので、図示した例は、電車の屋根に搭載した場合のものである。そこに示されるように、本発明に係る装置は、適宜長さの風洞１内に複数の発電機２を適宜間隔置きに配設して構成される。風洞１の内径は、８０〜１００ｃｍ程度とされる。

本発明において用いられる発電機２は風力発電機であって、発電機本体３の前面側と後面側の両面に、同一方向（通例、右回りであるので、以下の説明は右回りを前提とする。）に回転するファン４、５が配置される。通例、ファン４、５の軸は、流体クラッチ６、７のケースにおいて軸支され、流体クラッチ６、７を介して発電機本体３の主軸（回転子）に連結される。

ファン４、５の回転が流体クラッチ６、７を介して発電機本体３の主軸につながる際にファン４、５に負荷が加わり、ファン４、５の回転が弱まるおそれがある。そこで、その際の回転力の弱まりを極力抑えるために、ファン４、５の周縁部の重量を増大させて、フライホイール効果を持たせるようにすることが好ましい。

この発電機２の場合、車両が図１において左方向へ進行するとき、風洞１内を風が通り抜けるに伴い、風洞１の入口側のファン４が風を受けて右回りに回転し、ある程度の速度になると、ファン４の回転は、流体クラッチ６を介して発電機本体３の主軸に伝達され、発電機本体３内における発電が開始される。そして、発電機本体３の主軸の回転が反対側の流体クラッチ７を介して奥側のファン５に伝達される。かくして、２つのファン４、５が主軸を通して回転し、倍加された推力が主軸に作用する。

一方、電車が終点駅から折り返す場合は、車両の前後が逆になるため、ファン５の側が主となり、ファン４の側が副となって発電機本体３の主軸を回転駆動することになる。

好ましい実施形態においては、風洞１の入口付近又はその入口内に、鳥や飛翔物、浮遊物等の異物が風洞１内に侵入することを防止するための手段が設置される。例えば、風洞１の入口に格子窓８が配設され、あるいは、風洞１の少し手前位置に、空回りファン９が設置される（図２参照）。これにより、鳥や飛翔物、浮遊物等の異物が風洞１内に入り込み、ファン４、５に絡み付いたりして発電機２に支障をきたすことが防止される。また、風洞１の最端部に配置される発電機２の外方側のファン４の内側、換言すれば、流体クラッチ６部分に皿状の保護カバー１０が配設される。この保護カバー１０は、発電機本体３を雨雪から保護するためのものである。

風洞１は、その下側に風抜き空間１１を保持して車両の屋根２２に設置される。これにより、電車２１に対する横風の影響を極力少なくして安全走行を確保すると共に、本発明に係る装置が電車２１の走行中に横風を受けて損傷したり、脱落することを極力防止することが可能となる。

図３に示す実施形態は、ファン４、５の前後部分の風洞１の内壁に、ファン４、５に向かって内径を絞った径絞部１６を設けたものである。この径絞部１６は、風洞１の内壁に沿って流れる空気を中央部に誘導し、空気がファン４、５周縁部と風洞１の内壁との間の間隙１７に逃げることを防止してファン４、５の効率的回転を促進し、また、空気が間隙１７を通流することにより、ファン４、５の円滑な回転に悪影響が及ぶことを防止する機能を果たす。

図４は、本発明に係る発電装置を電車２１に組み込んだ場合の全体システムを示すもので、本装置は電車の屋根２２に２列配置されている。上述したように本装置は、電車２１の前進、後退（折り返し後の前進）のいずれの走行にも対応するものであるので、車両前後の各輪軸１２に輪軸駆動用の電動モーター１３が設置され、また、電車２１の前後に電動モーター１３の電源となる高性能バッテリー１４、並びに、本装置からの電力供給を受けて制御し、バッテリー１４を充電する電流・電圧制御装置１５が設置される。

このシステムにおいては、電車２１の走行に伴って風洞１内に空気が流れ込むと、それを受けて各発電機２の進行方向前方側のファン４が右回転し、それぞれ流体クラッチ６を介して発電機本体３内の回転子を回転させ、発電させる。そして、走行中に発電機本体３から送られ続ける電流は、電流・電圧制御装置１５において制御されてバッテリー１４に送られ、これを充電し続ける。かくして電動モーター１３は、バッテリー１４を電源として動作可能となる。

通例、都心を走る地下鉄を含む通勤電車の速度はせいぜい時速７０ｋｍであるので、当初バッテリー１４の充電量が十分であれば、この程度のシステムでも、以後他から電力供給を受けることなく走行し続けることが可能となる。また、従来の電気系統をそのまま利用し、その上で本装置を搭載すれば、パンタグラフからの余剰電力の供出量を増大させることができる。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この発明の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白である。従って、この発明は、添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。

１風洞
２発電機
３発電機本体
４、５ファン
６、７流体クラッチ
８格子窓
９空回りファン
１０保護カバー
１１空気抜き空間
１２輪軸
１３電動モーター
１４バッテリー
１５電流・電圧制御装置
１６径絞部
１７間隙
２１電車
２２屋根

Claims

車両に搭載される発電装置であって、前記車両の走行に伴って一端から他端へ風が抜ける風洞内に複数の発電機を適宜間隔置きに配設して成り、前記発電機の本体はその前後両面に同一方向に回転するファンを備え、前記ファンの回転軸と前記発電機本体の主軸との接続が流体クラッチを介して行われるようにされ、以て、前記車両の前進及び後退のいずれの走行時においても発電可能にしたことを特徴とする車両搭載用発電装置。
前記ファンの周縁部に、フライホイール効果を持たせるに足りる重量が付加されている、請求項１に記載の車両用発電装置。
前記ファンの前後部分の風洞の内壁に、前記ファンに向かって内径を絞った径絞部が形成される、請求項１又は２に記載の車両搭載用発電装置。
端部に配置される前記発電機のファンの内方側に、発電機本体を雨雪から保護する保護カバーが配設される、請求項１乃至３のいずれかに記載の車両搭載用発電装置。
前記風洞の入口付近又は入口内に、異物侵入防止手段が配置される、請求項１乃至４のいずれかに記載の車両搭載用発電装置。
前記風洞の下側に、風抜き空間が設けられる、請求項１乃至５のいずれかに記載の車両搭載用発電装置。