JP6458224B2

JP6458224B2 - 風力発電装置

Info

Publication number: JP6458224B2
Application number: JP2016019563A
Authority: JP
Inventors: 寿雄小澤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2036-02-04
Also published as: JP2017137815A

Description

本発明は、自動車、船舶等の移動手段に装着され、移動体の移動に伴う空気の流れを受けて回転する風車によって効率的に発電することのできる風力発電装置に関する。

特許文献１（特開２００７−３２５５０号公報）は、日照時間外も走行することが可能となるように、太陽光発電機と共に風力発電機を搭載した太陽光発電機自動車を開示する。

特許文献２（特開２０１１−１１７４００号公報）は、走行時の風力エネルギーを電気エネルギーに変換し、蓄電した電気エネルギーの消費を最小限にし、蓄電池の搭載量の個数を最小個数にして、外部充電の必要が無く、長い走行距離の確保を可能にする自動車用風力発電機ユニットを開示する。この自動車用風力発電機ユニットにおいて、車両の始動時、運転席に設けられたスタートスイッチを入れてアクセルを踏んだ時に駆動用蓄電池からコントローラを介して電力の供給を受け、駆動モータが回転し走行が開始されて、車速が低速、例えば１０ｋｍ／ｈ程度になれば風力発電が開始され、コントローラで安定した電力に制御されてから駆動モータに供給され、この時点で駆動用蓄電池からの電力供給が、風力発電機により発電された電力に切り替わり、コントローラを介して直接駆動モータに供給されて走行が継続され、走行及び電装品に消費される電力を上回った電力は、駆動用蓄電池或いは電装用蓄電池の充電に供給されるものである。

特許文献３（特開２０１２−８２７６９号公報）は、水素ガスエンジンを搭載した省エネ自動車を開示する。この水素ガスエンジンでは、風力により電力を発生させる風力発電機を備え、この風力発電機によって発生する電力によってガス発生装置での電気分解を行うことが開示されている。

特許文献４（特開２０１４−８０９５６号公報）は、車両が走行中に受ける空気の流れを車載された風力発電機内へ受け入れ、回転軸に一定間隔で放射状に固定された大きさの異なる複数枚の羽根が回転軸を高速回転させることで、高効率の発電力を発揮することを開示する。

特開２００７−３２５５０号公報特開２０１１−１１７４００号公報特開２０１２−８２７６９号公報特開２０１４−８０９５６号公報

車両等の移動手段に風力発電機を設けて、駆動電力等の補助をすることは、例えば特許文献１乃至３から公知である。しかしながら、特許文献４に開示されるように、低速時でも大きな発電能力を有する風車を採用することは、この技術分野における大きな課題である。

また、本出願人は、特願２０１４−１８４０２９において、簡易な構造で、ブレードの強度が高く、回転も円滑である風車を提案した。この特願２０１４−１８４０２９で開示した風車は、ブレードの強度が高いことから、高速回転に耐えられるという特徴を有している。

このため、本発明は、車両等の移動手段に装着可能であると共に、高速回転に耐えられる構造を有する風車を採用し、高回転で回転可能な風力発電装置を提供するものである。

本発明に係る風力発電装置は、車両等の移動手段に装着可能な装着プレートと、該装着プレートに設けられる風車と、該風車に空気を導入する空気導入ガイドと、前記風車の回転軸の少なくとも一方に設けられる発電機によって構成され、前記風車が、軸方向の両端部から中央に向けて漸次径が減少するような凹曲面を有する回転軸と、該回転軸の凹曲面に沿って接着される内側凸状縁部から回転方向に突出する凸面形状を有し、前記回転軸の両端部から回転軸の中央部分に向けて回転軸の径方向の突出する円弧状の外側縁部とを有する受風部とによって構成される複数のブレードによって構成されることを特徴とするものである。

それぞれのブレードの内側凸状縁部と回転軸との接着距離が大きいことから、ブレードの回転軸への接着強度が高いため、ブレードの高速回転が可能となるものである。また、この本出願人による風車を採用することにより、発電機を高速回転させることができるので、発電機の発電能力を向上させることができるものである。また、装着プレートは、磁性体プレートであり、車両の屋根上等に磁力によって接着可能な状態となるものである。

また、前記空気導入ガイドは、前記風車の回転範囲の上面を所定の範囲で閉塞すると共に、前記風車の上流側と下流側に開口部を有する上面ガイド部と、前記上面ガイド部の上流側の開口部の前面に位置し、下方から導入空気の風車への導入をガイドする前方ガイド部とによって構成されることが望ましい。

これによって、風車に効率的に空気を導入することができるものである。尚、前記前方ガイド部は、上流側に向かって凹状に形成され、前記上面ガイド部との相関関係によって、前記風車に効率的に空気が導入されるものである。また、前記上面ガイド部は、上流側に向かって開く方向に拡大されることが望ましい。

さらに、前記前方ガイド部は、前記上流側の開口部を開閉可能であることが望ましい。この場合、前方ガイド部は、手動又は自動によって上流側の開口部を開閉することが望ましい。風車に導入される空気量を変化させることができるため、移動手段の速度に対応して空気導入量を調整することができるものである。さらに、前方ガイド部によって、上流側開口部を完全に閉鎖することもできるものである。

本発明によれば、それぞれのブレードの支持力が高いことから、高回転可能であるため、発電機を高回転で回転させることができるために、十分な発電力を得ることができるものである。

また、風車に導入される空気量を、前方ガイド部によって調整可能であることから、風車に必要な風量若しくは風速を確保できるため、十分な発電力を得ることができるものである。また、前方ガイド部によって前面を完全に閉鎖することも可能であることから、雪などが風力発電装置内に入り込むことによる不具合が防止できるものである。

（ａ）は本発明に係る風車の側面断面図であり、（ｂ）は本発明に係る風車の正面図である。前方ガイド部によって上流側の開口部が閉鎖された状態を示した説明図である。風車の説明斜視図である。風車の説明断面図である。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本発明に係る風力発電装置１は、図１（ａ），（ｂ）に示されるように、自動車等の車両、船舶など所定の速度で走行する移動手段に装着される装着プレート２と、装着プレート２に設けられる風車３と、風車３に空気を導入する空気導入ガイド４と、前記風車３の回転軸３０の両側若しくは一方の側に配置される発電機５とによって構成される。尚、５０ａ，５０ｂは、前記発電機５及び風車３を支持するための支持部である。

前記装着プレート２は、この実施例では、例えば自動車の屋根等の車体に装着可能なように、磁性体によって形成されるものである。しかしながら、接着剤等によって移動手段に装着されるものであっても良い。

前記風車３は、例えば図３及び図４で示されるように、その軸方向の両端部３０ａ，３０ｂから中央に向けて漸次径が減少するような凹曲面３１を有する回転軸３０と、この回転軸３０の凹曲面３１に沿って接着される内側凸状縁部６１から回転方向に突出する凸面形状を有し、前記回転軸３０の両端部３０ａ，３０ｂから回転軸３０の中央部分に向けて回転軸の径方向の突出する円弧状の外側縁部６２とを有する受風部６３とによって構成される複数のブレード６を有する。この実施例では、ブレード６は回転軸３０の周方向に９０°間隔で均等に配置される。

前記空気導入ガイド４は、図１及び図２に示されるように、前記風車３の回転範囲の上面を所定の範囲で閉塞すると共に、前記風車３の上流側と下流側に開口部７ａ，７ｂを有する上面ガイド部７と、前記上面ガイド部７の上流側の開口部７ａの前面に位置し、下方から導入空気の風車３への導入をガイドする前方ガイド部８とによって構成される。

前記上面ガイド部７は、前記風車３に回転範囲に沿って下流側に、下流側の開口部７ｂを開口するように延出する下流側ガイド７１と、前記風車３の上流側に前記上流側の開口部７ａを開口するように広がる上流側ガイド７２とによって構成される。また、この上面ガイド部７は、前記装着プレート２から円弧状の上方に延出する形状を有するものである。

また、前記前方ガイド部８は、前記装着プレート２から前記風車３の前方に立ち上がるように下方から延出して形成されるもので、上流側に向かって凹面状となるように形成されるものである。

さらに、この実施例では、前記前方ガイド部８は、前記開口部７ａに対して開閉可能に構成されるものである。通常は、図１に示されるように、前記開口部７ａは開放されているもので、この開口部７ａの開口面積は、例えば手動によって開閉可能とするものである。この場合、例えば雪などが予想される場合には、手動にて前記前方ガイド部８を移動させて開口部７ａを閉じるようにし、雪によって風車３の回転が阻害されることを防止することができるものである。また、移動手段の想定される巡航速度に対応して開口部７ａの大きさを調整することもできるものである。

また、前記前方ガイド部８による開口部７ａの開閉を、自動によって行うようにすることも可能である。この場合、前記前方ガイド部８の開閉動作を、移動手段の移動速度に対応して実行するようにしても良いものである。

以上の構成によって、例えば移動手段としての車両の走行によって、前記風力発電装置１に、開口部７ａから空気が導入された風車３が回転することによって、発電機５によって発電することができるものである。この風力発電装置１の上述したような風車３の構造によれば、導入された空気によって効率的に回転することが可能であり、さらに風車３が高速回転に耐えうる構造を有していることから、回転速度の上限を高く設定できるため、発電機５の発電能力を向上させることができるものである。

また、前記前方ガイド部８を移動させて開口部７ａの開口面積を変化させることができるため、前記開口部７ａの開口面積を、最適な空気導入量に対応して最適化することも可能となるものである。

１風力発電装置
２装着プレート
３風車
４空気導入ガイド部
５発電機
６ブレード
７上面ガイド部
７ａ，７ｂ開口部
８前方ガイド部
３０回転軸
３０ａ，３０ｂ両端部
３１凹曲面
６１内側凸状縁部
６２外側縁部
６３受風部

Claims

車両等の移動手段に装着可能な装着プレートと、該装着プレートに設けられる風車と、該風車に空気を導入する空気導入ガイドと、前記風車の回転軸の少なくとも一方に設けられる発電機によって構成され、前記風車が、軸方向の両端部から中央に向けて漸次径が減少するような凹曲面を有する回転軸と、該回転軸の凹曲面に沿って接着される内側凸状縁部から回転方向に突出する凸面形状を有し、前記回転軸の両端部から回転軸の中央部分に向けて回転軸の径方向の突出する円弧状の外側縁部とを有する受風部とによって構成される複数のブレードによって構成されることを特徴とする風力発電装置。
前記空気導入ガイドは、前記風車の回転範囲の上面を所定の範囲で閉塞すると共に、前記風車の上流側と下流側に開口部を有する上面ガイド部と、前記上面ガイド部の上流側の開口部の前面に位置し、下方から導入空気の風車への導入をガイドする前方ガイド部とによって構成されることを特徴とする請求項１記載の風力発電装置。