KR20160083120A - 발전 시스템 - Google Patents

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KR20160083120A
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아츠시 탄노
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요코하마 고무 가부시키가이샤
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Abstract

풍력을 효율적으로 전력으로 변환 가능한 발전(發電) 시스템을 제공한다. 공기입 타이어(10)와, 공기입 타이어(10)가 장착된 휠(20)과, 공기입 타이어(10)와 휠(20)에 의하여 구획 형성된 내강(內腔)(30)에, 공기입 타이어(10) 또는 휠(20) 중 적어도 어느 하나에 취부(取付)된, 적어도 1체(體)의 발전 풍차(40)를 구비한다.

Description

발전 시스템{POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은, 풍력을 효율적으로 전력(電力)으로 변환 가능한 발전(發電) 시스템에 관한 것이다.
종래, 타이어의 회전력을 이용하여 발전하는 기술로서는, 휠 캡의 외측(外側)에 2개의 회전체를 장착한 차량용 전식(電飾) 장치(특허 문헌 1)나, 휠 캡의 외측의 풍력을 이용한 차륜 내(內) 발전기의 회전 방법(특허 문헌 2)이 알려져 있다.
일본국 공개특허공보 특개2004-90884호 일본국 공개특허공보 특개평2-55556호
특허 문헌 1, 2에 개시된 기술은, 모두, 공기입 타이어의 외측에 있어서, 대기압 하에서의 풍력을 이용하는 기술이다. 이 때문에, 이용할 수 있는 기체의 밀도가 높은 상태가 아닌 것으로부터, 풍력을 효율적으로 전력으로 변환할 수 할 수 없다.
본 발명은, 상기 사정에 감안하여 이루어진 것이고, 풍력을 효율적으로 전력으로 변환 가능한 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련되는 발전 시스템은, 공기입 타이어와, 상기 공기입 타이어가 장착된 휠과, 상기 공기입 타이어와 상기 휠에 의하여 구획 형성된 내강(內腔)에, 상기 공기입 타이어 또는 휠 중 적어도 어느 하나에 취부(取付)된, 적어도 1체(體)의 발전 풍차를 구비한다.
본 발명에 관련되는 발전 시스템에서는, 전력을 얻기 위한 발전 풍차의 취부 위치에 관하여 개량을 가하고 있다. 그 결과, 본 발명에 관련되는 발전 시스템에 의하면, 풍력을 효율적으로 전력으로 변환할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관련되는 발전 시스템을 도시하는 측방(側方) 단면도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 발전 풍차(40)의 구체적 구성예(프로펠러형)를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 둥글게 둘러싼 부분(A) 부근을 상세하게 도시하는 측방 투시도이다.
도 4는, 내강에 발전 풍차가 형성되어 있지 않는 상태에서, 차량에 장착한 타이어를 전동시킨 경우의, 기류 상태를 도시하는 측방 단면도이다.
도 5는, 도 4에 도시하는 경우에 있어서, 차량(타이어)을, 통상(通常)의 주행 수순(手順)으로 주행시킨 경우의, 타이어의 회전 속도와 내강에 존재하는 기체의 회전 속도와의 경시적 변화의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 6은, 휠에 취부한 발전 풍차의 타이어 회전에 수반하는 거동을 도시하는 측면도이고, (a)는 타이어에 원심력이 작용하고 있지 않는 상태를 도시하고, (b)는 타이어에 원심력이 작용하고 있는 상태를 도시한다.
도 7은, 타이어의 내표면에 취부한 레일 사이에 발전 풍차를 배치하여, 발전 풍차를 타이어 둘레 방향에 있어서 접동(摺動) 가능하게 한 발전 시스템을 도시하는 투시 사시도이다.
도 8은, 도 2에 도시하는 발전 풍차로부터 추려 내지는 전력의 공급 타입의 베리에이션(variation)을 도시하는 사시도이고, (a)는 발전 풍차(40)로부터 전력선(70a)을 통하여 외부에 전력을 직접 공급하는 타입, (b)는 발전 풍차(40)로부터 전력선(70a)을 통하여 전기를 2차 전지(電池)에 일단 모은 후에 전력선(70b)을 통하여 외부에 전력을 공급하는 타입, (c)는 발전 풍차(40)로부터 전력선(70a)을 통하여 본 시스템 내의 각종 센서(90)에 전력을 직접 공급하는 타입, 그리고 (d)는 발전 풍차(40)로부터 전력선(70a)을 통하여 전기를 2차 전지에 일단 모은 후에 전력선(70b)을 통하여 본 시스템 내의 각종 센서(90)에 전력을 공급하는 타입을 각각 도시한다.
도 9는, 휠의 중공(中空) 영역에 전력선이 배치되어 있는 타입의 발전 시스템의 예를 도시하는 타이어 자오 단면도이다.
도 10a는, 도 2에 도시하는 발전 풍차(40)의 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 10b는, 도 10a에 도시하는 발전 풍차(40)의 측단면도이다.
도 11은, 본 발명의 발전 시스템에 적용 가능한 발전 풍차의 외관을 도시하는 사시도이고, (a)는 도 2에 도시하는 프로펠러형의 변형예, (b)는 다익형(多翼型)의 예, (c)는 패들(paddle)형의 예, (d)는 사보니우스(savonius)형의 예, (e)는 다리우스(darrieus)형의 예, 그리고 (f)는 자이로밀(gyromill)형의 예를 각각 도시한다.
도 12는, 본 발명의 발전 시스템에 적용 가능한 발전 풍차의 타이어 둘레 방향에 있어서의 배치 태양(態樣)을 도시하는 측방 단면도이고, (a) 및 (b)는 발전 풍차를 휠에 취부한 예, (c), (d) 및 (e)는 발전 풍차를 공기입 타이어에 취부한 예, 그리고 (f)는 발전 풍차를 휠과 공기입 타이어의 쌍방에 취부한 예를 각각 도시한다.
도 13은, 본 발명의 발전 시스템에 적용 가능한 발전 풍차의 타이어 폭 방향에 있어서의 배치 태양을 도시하는 측방 단면도이고, (a)는 휠에 발전 풍차를 1체 배치한 예, 그리고 (b)는 휠에 발전 풍차를 복수 체 배치한 예를 각각 도시한다.
이하에, 본 발명에 관련되는 발전 시스템의 실시의 형태(이하에 도시하는, 기본 형태 및 부가적 형태 1 내지 7)를, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 덧붙여, 이러한 실시의 형태는, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 실시의 형태의 구성 요소에는, 당업자가 치환 가능 또한 용이한 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 나아가, 상기 실시의 형태에 포함되는 각종 형태는, 당업자가 자명의 범위 내에서 임의로 조합할 수 있다.
[기본 형태]
이하에, 본 발명에 관련되는 발전 시스템에 관하여, 그 기본 형태를 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 타이어 경(徑)방향이란, 공기입 타이어의 회전축과 직교하는 방향을 말하고, 타이어 경방향 내측(內側)이란 타이어 경방향에 있어서 회전축을 향하는 측, 타이어 경방향 외측이란 타이어 경방향에 있어서 회전축으로부터 멀어지는 측을 말한다. 또한, 타이어 둘레 방향이란, 상기 회전축을 중심축으로 하는 둘레 방향을 말한다. 나아가, 타이어 폭 방향이란, 상기 회전축과 평행한 방향을 말하고, 타이어 폭 방향 내측이란 타이어 폭 방향에 있어서 타이어 적도면(타이어 적도선)을 향하는 측, 타이어 폭 방향 외측이란 타이어 폭 방향에 있어서 타이어 적도면으로부터 멀어지는 측을 말한다. 덧붙여, 타이어 적도면이란, 공기입 타이어의 회전축에 직교하는 것과 함께, 공기입 타이어의 타이어 폭의 중심을 통하는 평면이다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관련되는 발전 시스템을 도시하는 측방 단면도이다. 동(同) 도면에 도시하는 바와 같이, 발전 시스템(2)은, 공기입 타이어(10)(표층(表層)만을 도시한다)와, 공기입 타이어(10)가 장착된 휠(20)을 포함하고, 공기입 타이어(10)와 휠(20)과의 사이에는, 내강(30)이 구획 형성되어 있다. 공기입 타이어(10)는, 내강(30)에 공기를 충전(充塡)하는 것이다. 그리고, 도 1에 도시하는 발전 시스템(2)에서는, 내강(30)에 있어서, 1체의 발전 풍차(40)가 휠(20)에 취부되어 있다. 덧붙여, 발전 풍차(40)는 내강(30)에 있어서 공기입 타이어(10)에 취부할 수도 있고, 또한 내강(30)에 형성되는 발전 풍차(40)는 복수 체로 하여도 무방하다.
도 1에 도시하는 발전 시스템(2)에 있어서, 휠(20)은 규정 림이고, 내강(30)에는 규정 내압이 부여되고, 공기입 타이어(10)에는 규정 하중이 가해지고 있다. 즉, 도 1에 도시하는 발전 시스템(2) 내의 공기입 타이어(10) 및 휠(20)은, 이른바 정하중(靜荷重) 상태로 되어 있다. 덧붙여, 도 1에 도시하는 부호 RS는 노면(路面)을 도시한다.
여기에서, 규정 림이란, JATMA에 규정되는 「적용 림」, TRA에 규정되는 「Design　Rim」, 또는 ETRTO에 규정되는 「Measuring　Rim」을 말한다. 또한, 규정 내압이란, JATMA에 규정되는 「최고 공기압」, TRA에 규정되는 「TIRE　LOAD　LIMITS　AT　VARIOUS　COLD　INFLATION　PRESSURES」의 최댓값, 또는 ETRTO에 규정되는 「INFLATION　PRESSURES」를 말한다. 나아가, 규정 하중이란, JATMA에 규정되는 「최대 부하 능력」, TRA에 규정되는 「TIRE　LOAD　LIMITS　AT　VARIOUS　COLD　INFLATION　PRESSURES」의 최댓값, 또는 ETRTO에 규정되는 「LOAD　CAPACITY」를 말한다. 단, 본 실시의 형태에 있어서는, 규정 내압은 200kPa 이상 300kPa 이하의 범위로 하고, 규정 하중은 최대 부하 능력의 40% 이상 90% 이하로 한다.
도 2는, 도 1에 도시하는 발전 풍차(40)의 구체적 구성예(프로펠러형)를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 3은, 도 2의 둥글게 둘러싼 부분(A) 부근을 상세하게 도시하는 측방 투시도이다. 도 2에 도시하는 예에서는, 발전 풍차(40)는, 베이스부(42)와, 베이스부(42)로부터 연직(鉛直) 방향으로 연재(延在)하는 타워부(44)와, 타워부(44)의 연직 방향 최고부에 취부된 나셀(nacelle)(46)과, 나셀(46)의 수평 방향 일방(一方) 측에 취부된 날개부(48)를 포함한다.
베이스부(42)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 타워부(44)를 지지하는 역할을 맡는 것과 함께, 발전 풍차(40)가 공기입 타이어(10) 및 휠(20) 중 어느 하나에 취부되는 경우에 있어서도, 이러한 부재 10, 20과 접촉하는 구성 요소이다.
타워부(44)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 나셀(46)을 지지하는 역할을 맡는 것과 함께, 발전 풍차(40)가 공기입 타이어(10) 및 휠(20) 중 어느 하나에 취부되는 경우에 있어서도, 내강(30)에서의 날개부(48)의 타이어 경방향 위치를 결정하는 구성 요소이다.
나셀(46)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 날개부(48)를 지지하는 역할을 맡는 것과 함께, 주로, 풍력을 전력으로 변환하는 구성 요소이다. 보다 상세하게는, 나셀(46)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 일단(一端)이 날개부(48)에 연결되고, 날개부(48)의 회전력을 전달하는 회전축(46a)과, 회전축(46a)의 타단(他端)과 연결되고, 회전축(46a)의 회전력을 증폭하는 증속기(46b)와, 증속기(46b)의 회전축(46a)과는 반대쪽에 연결되고, 증속기(46b)에서 증대된 회전력을 전력으로 변환하는 발전기(46c)와, 발전기(46c)의 증속기(46b)와는 반대쪽에 연결되고, 발전기(46c)에서 얻어진 전력을 소망(所望)의 전압에 변압하는 변압기(46d)를 포함한다.
덧붙여, 본 실시의 형태에 있어서, 나셀(46)의 상기 구성 요소 중, 증속기(46b)는 필수 구성 요소는 아니다. 또한, 변압기(46d)에 관하여는, 나셀(46)의 구성 요소라고 하지 않고, 발전 시스템(2) 중 어느 하나의 영역(예를 들어, 도 8에 도시하는 2차 전지(80))에 별체로서 격납하여도 무방하다. 나아가, 나셀(46)에는, 이러한 구성 요소 외, 날개부(48)의 주평 방향에 대한 각도를 자동적으로 변화시키기 위한 컴퓨터 등을 포함시킬 수도 있다.
날개부(48)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 로터 헤드(48X)에 회전 방향에 있어서 등간격(等間隔)으로 연결된 복수 매(枚)(도 2에 도시하는 예에서는 3매)의 날개(48a, 48b, 48c)를 포함하는 것과 함께, 도 3에 도시하는 바와 같이, 로터 헤드(48X) 내에 배치된 로터 허브(48Y)를 포함한다. 날개부(48)는, 이와 같은 구성에 의하여, 풍력에 의하여 얻어지는 날개(48a, 48b, 48c)의 회전력을 로터 헤드(48X) 및 로터 허브(48Y)를 통하여, 나셀(46) 내에 전달한다.
(작용 등)
도 4는, 내강에 발전 풍차가 존재하지 않는 상태에서, 차량에 장착한 타이어를 전동시킨 경우의, 기류 상태를 도시하는 측방 단면도이다. 동 도면 중, 부호 10a는 공기입 타이어(10)의 내표면을, 부호 20a는 휠 표면을, 부호 30은 내강을, 그리고 부호 RS는 노면을 도시한다. 동 도면에 도시하는 다수의 화살표의 방향은 기체의 진행 방향을 도시하고, 그 크기는 기류의 속도의 크기를 도시한다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 내강(30)에서는, 기류가 타이어 둘레 방향이 이르는 곳에서 층류로 되어 있고, 타이어 경방향 외측을 향할수록 기체가 보다 큰 원심력을 받기 때문에, 기류의 속도가 크다.
이와 같은 지견(知見) 하, 본 실시의 형태의 발전 시스템(2)에 있어서는, 공기입 타이어(10)와 휠(20)에 의하여 구획 형성된 내강(30)에, 공기입 타이어(10) 또는 휠(20) 중 적어도 어느 하나에 적어도 1체의 발전 풍차(40)를 취부하고 있다. 또한, 타이어 전동 시 내강(30)의 기체 압력은, 외기압(外氣壓)보다도 훨씬 높은 것으로부터, 내강(30)에 존재하는 기체의 밀도는 상당히 높다.
이 때문에, 본 실시의 형태의 발전 시스템(2)에 있어서는, 밀도가 높은 기체가 층류 상태에서 이동하고 있는 상황 하에 발전 풍차(40)를 설치하는 것인 것으로부터, 발전 풍차(40)가 기체와 상대 운동한 경우에, 밀도가 높은 층류 상태의 기체가 날개부(48)에 충돌하여 나셀(46)의 회전축(46a)을 효율적으로 회전시킬 수 있기 때문에, 효율적으로 전력을 얻을 수 있다.
이상에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태의 발전 시스템(2)은, 전력을 얻기 위한 발전 풍차(40)의 취부 위치를 내강(30)으로서 개량을 가하고 있다. 그 결과, 본 발명에 관련되는 발전 시스템(2)에 의하면, 상기의 이유에 의하여 풍력을 효율적으로 전력으로 변환할 수 있다.
덧붙여, 이상에 도시하는, 본 실시의 형태에 관련되는 발전 시스템(2)은, 소정의 공기입 타이어(10)를 소정의 규정의 휠(규정 림)(20)과 조합하는 단계에서, 공기입 타이어(10)의 내표면(10a) 및 휠 표면(20a) 중 적어도 어느 하나에, 발전 풍차(40)를 취부하는 것에 의하여 얻어지는 것이다. 본 실시의 형태의 발전 시스템(2)을 제조하는 경우에는, 특히, 상기의 발전 풍차(40)의 취부에 있어서, 내표면(10a) 및 휠 표면(20a)에 간섭하지 않고 내강(30)에 발전 풍차(40)를 격납할 수 있도록, 도 2, 3에 도시하는 발전 풍차(40)의 타워부(44)의 길이를 적의(適宜) 설정하는 것이 간요(肝要)하다.
[부가적 형태]
다음으로, 본 발명에 관련되는 발전 시스템의 상기 기본 형태에 대하여, 임의 선택적으로 실시 가능한, 부가적 형태 1 내지 7을 설명한다.
(부가적 형태 1)
도 5는, 도 4에 도시하는 경우에 있어서, 차량(공기입 타이어：이하 타이어라고도 한다)을, 통상의 주행 수순으로 주행(즉, 증속 주행, 등속 주행 및 감속 주행)시킨 경우의, 타이어의 회전 속도와 내강에 존재하는 기체의 회전 속도와의 경시적 변화의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 타이어 증속 시에는, 타이어와 비교하여 기체에 보다 큰 관성력이 작용한다. 이 때문에, 기체의 회전 속도의 상승은, 타이어 회전 속도의 상승과 비교하여 완만하다. 다음으로, 타이어 등속 시에는, 타이어에 작용하는 관성력과 기체에 작용하는 관성력과의 사이에 차이가 없어진다. 이 때문에, 기체의 회전 속도는, 타이어 회전 속도에 서서히 가까워지고, 최종적으로는 타이어 회전 속도와 거의 같게 된다. 마지막으로, 타이어 감속 시에는, 타이어 증속 시와 마찬가지로, 타이어와 비교하여 기체에 보다 큰 관성력이 작용한다. 이 때문에, 기체의 회전 속도의 저하는, 타이어 회전 속도의 저하와 비교하여 완만하다.
이러한 사실에 감안하면, 도 5에 도시하는 대로, 타이어 전동 제1기(타이어 증속 시 및 타이어 등속 시의 초기(初期))에는, 타이어 회전 속도와 기체의 회전 속도와의 사이에 차이가 생긴다. 또한, 타이어 전동 제2기(타이어 등속 시의 중기(中期)부터 타이어 감속 시의 초기까지)에는, 타이어 회전 속도와 기체의 회전 속도와의 사이에 차이는 거의 생기지 않는다. 나아가, 타이어 전동 제3기(타이어 감속 시의 중기 이후)에는, 타이어 회전 속도와 기체의 회전 속도와의 사이에 차이가 생긴다.
이상의 지견을 기초로, 기본 형태에 있어서는, 상기 공기입 타이어(10) 및 상기 휠(20) 중 적어도 어느 하나에, 상기 발전 풍차(40)를 고정할(부가적 형태 1) 수 있다. 발전 풍차(40)의 고정은, 일반적인 잠금쇠(면(面)파스너(fastener), 버튼, 밴드 등)를 이용하여 행할 수 있다.
본 실시의 형태에서는, 발전 풍차(40)는 공기입 타이어(10) 및 휠(20) 중 적어도 어느 하나에 고정되어 있기 때문에, 공기입 타이어(10)와 같은 회전 거동을 나타낸다. 이 때문에, 본 실시의 형태에서는, 도 5에 도시하는, 발전 풍차(40)(타이어(10))가 기체와 충분히 다른 회전 속도를 가진다, 환언(換言)하면, 발전 풍차(40)가 기체에 대하여 상대 운동한다, 라고 생각되는 타이어 전동 제1기 및 타이어 전동 제3기에, 특히 효율적으로 발전할 수 있다.
특히, 발전 풍차(40)를 휠(20)에 고정한 경우에는, 타이어 전동 시의 진동에 대하여 발전 풍차(40)가 영향을 받기 어렵기 때문에, 진동이 발전 풍차(40)에 전해지기 어렵고 발전 풍차(40)가 고장나기 어려워, 발전 풍차(40)의 내구성을 높일 수 있다. 한편, 발전 풍차(40)를 공기입 타이어(10)에 고정한 경우에는, 휠(20) 측보다도 공기입 타이어(10)의 내표면(10a)의 쪽이 기체의 흐름이 고속도이기 때문에 큰 발전량을 얻을 수 있다.
(부가적 형태 2)
기본 형태에 부가적 형태 1을 가한 형태에 있어서는, 상기 발전 풍차(40)를, 상기 휠(20)에 취부하는 것과 함께, 타이어 회전축(도시하지 않음)에 평행한 직선에 대하여 회전 가능하게 할(부가적 형태 2) 수 있다. 타이어 회전축이란, 타이어가 회전할 때의 중심이다.
여기에서, 휠에 취부한 발전 풍차(40)를, 타이어 회전축에 평행한 직선에 대하여 회전 가능하게 하는 구조로서는, 예를 들어, 도 6에 도시하는 바와 같이, 휠 표면(20a)에 고정된 지지부(S)와, 지지부(S)에 회동축부(AT)를 통하여 연결된 타워부(44)와의 사이에 탄성 부재(예를 들어, 용수철)(50)를 배치하고, 타워부(44)를 지지부(S)에 대하여 회동 가능하게 한 구조를 들 수 있다. 회동축부(AT)는, 타이어 회전축에 평행한 직선을 따라 설치되어 있다. 즉, 도 6은, 휠에 취부한 발전 풍차의 타이어 회전에 수반하는 거동을 도시하는 측면도이다. 동 도면 중, (a)는 타이어에 원심력이 작용하고 있지 않는 상태를 도시하고, (b)는 타이어에 원심력이 작용하고 있는 상태를 도시한다.
덧붙여, 본 실시의 형태에 있어서, 탄성 부재(50)는 필수 구성 요건은 아니지만, 탄성 부재(50)를 이용한 경우에는, 발전 풍차(40)의 회전을 완만하게 행할 수 있고, 발전 풍차(40)의 내구성을 높일 수 있다.
도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 타이어에 원심력이 작용하고 있지 않는 상태, 즉, 타이어의 정지 상태에서는, 발전 풍차(40)는 휠 표면(20a)에 가로놓여 있다. 이것에 대하여, 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 타이어에 원심력이 작용하고 있는 상태, 예를 들어, 타이어가 증속 주행하고 있는 상태에서는, 발전 풍차(40)는 휠 표면(20a)에 대하여 기립하고, 기체의 흐름에 대향하는 발전 태세가 된다. 그리고, 발전 풍차(40)가 상기 기립 상태를 보지(保持)하는 방향으로 바람을 받는 경우에는, 발전 태세를 계속할 수 있다.
본 실시의 형태는, 특히, 공기입 타이어(10)를 휠(20)에 조립할 때에, 발전 풍차(40)를 기립시키지 않고 눕히는 것으로 방해가 되지 않고, 당해 조립을 양호하게 행할 수 있는 것으로부터, 림 끼움에 관한 뛰어난 작업성을 실현할 수 있다. 덧붙여, 탄성 부재(50)는 인장(引張) 방향으로 탄성력을 가지는, 예를 들어, 인장 용수철이고, 그 인장력은 상기 원심력보다도 작게 설정되고, 도 6(a)에 도시하는 바와 같이, 타이어에 원심력이 작용하고 있지 않는 상태(타이어의 정지 상태)에서는, 발전 풍차(40)를 휠 표면(20a)에 가로놓이게 하는 방향으로 끌어당기고, 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 타이어에 원심력이 작용하고 있는 상태(타이어가 증속 주행하고 있는 상태)에서는, 인장력에 원심력이 이겨 발전 풍차(40)가 휠 표면(20a)에 대하여 기립한다. 이 때문에, 원심력이 생긴 때만 발전 풍차(40)는 기립하게 되어 다른 상태에서 방해가 되지 않고, 기립할 때는 회전이 탄성 부재(50)에 의하여 완만하게 된다.
(부가적 형태 3)
기본 형태에 있어서는, 상기 발전 풍차(40)는 상기 공기입 타이어(10) 또는 상기 휠(20)에 대하여 접동 가능한 것(부가적 형태 3)이 바람직하다.
여기에서, 발전 풍차(40)를, 공기입 타이어(10) 또는 휠(20)에 대하여 접동 가능하게 하는 구조로서는, 예를 들어, 도 7에 도시하는 바와 같이, 공기입 타이어(10)의 내표면(10a)에 타이어 둘레 방향으로 연재하는 2개의 레일(60a, 60b)을 취부하고, 이 레일(60a, 60b) 사이에 발전 풍차(40)를 배치하여 접동시키는 구조를 들 수 있다. 즉, 도 7은, 타이어(10)의 내표면(10a)에 취부한 레일(60a, 60b) 사이에 발전 풍차(40)를 배치하여, 발전 풍차(40)를 타이어 둘레 방향에 있어서 접동 가능하게 한 발전 시스템(4)을 도시하는 투시 사시도이다. 덧붙여, 도면에는 명시하지 않지만, 레일(60a, 60b)은 휠 표면(20a)에 타이어 둘레 방향으로 연재하여 취부하고, 이 레일(60a, 60b)에 대하여 발전 풍차(40)를 타이어 둘레 방향에 있어서 접동 가능하게 배치하여도 무방하다.
레일(60a, 60b)의 공기입 타이어(10)의 내표면(10a)으로의 고정 또는 휠 표면(20a)으로의 고정은, 예를 들어, (도시하지 않는) 착탈식의 면파스너의 일방 요소(훅(hook)상(狀) 요소)의 이면(裏面)을 공기입 타이어(10)의 내표면(10a)(휠 표면(20a))에 고정하는 것과 함께, 당해 면파스너의 타방(他方) 요소(루프(loop)상 요소)의 이면에 레일(60)을 취부하고, 이것들 양(兩) 요소를 결합시키는 것에 의하여 행할 수 있다.
레일(60a, 60b)은, 금속, 고무, 및 수지 중 적어도 어느 하나에 의하여 형성할 수 있다. 특히, 레일(60a, 60b)을 공기입 타이어(10)의 내표면(10a)에 고정하는 경우이고, 또한, 레일(60a, 60b)을 고무나 수지로 형성하는 경우에는, 레일(60a, 60b)을 공기입 타이어(10)의 내표면(10a)에 대하여 가류 접착할 수 있다.
본 실시의 형태에서는, 발전 풍차(40)는 공기입 타이어(10) 및 휠(20) 중 적어도 어느 하나에 대하여 타이어 둘레 방향으로 접동 가능하게 되어 있기 때문에, 발전 풍차(40)를 레일(60a, 60b)에 고정하지 않고 접동 가능하게 하면, 공기입 타이어(10)와 다른 회전 거동을 하고, 타이어의 전동 상태에 좌우되지 않고, 중력의 영향을 받아, 항상 지면(地面)에 가장 가까운 위치에 존재하게 된다.
이 때문에, 본 실시의 형태에서는, 기체가 회전 속도를 가지고 있기만 하면, 발전을 행할 수 있기 때문에, 도 5에 도시하는, 타이어 전동 제1기부터 타이어 전동 제3기에 이르는 모든 시간대에 있어서, 발전을 효율적으로 행할 수 있다.
(부가적 형태 4)
기본 형태 및 기본 형태에 부가적 형태 1 등을 가한 형태에 있어서는, 상기 발전 풍차(40)의 타이어 경방향 치수는, 타이어 단면(斷面) 높이의 15% 이상 75% 이하인 것(부가적 형태 4)이 바람직하다. 덧붙여, 본 실시의 형태에 있어서의, 발전 풍차(40)의 타이어 경방향 치수란, 발전 풍차(40)가 휠(20)의 휠 표면(20a)에 취부되어 있는 경우는 휠 표면(20a)으로부터 타워부(44)를 통하여 타이어 경방향을 따라 기립하고 내강(30)의 바람을 받는 상태에서의 치수를 말한다. 또한, 발전 풍차(40)의 타이어 경방향 치수란, 발전 풍차(40)가 공기입 타이어(10)의 내표면(10a)에 취부되어 있는 경우는 내표면(10a)으로부터 타워부(44)를 통하여 타이어 경방향을 따라 기립하고 내강(30)의 바람을 받는 상태에서의 치수를 말한다. 또한, 타이어 단면 높이란, 공기입 타이어(10)를 규정 림에 림 끼움하고, 또한 규정 내압을 충전한 무부하(無負荷) 상태의 때의, 타이어 외경(外徑)과 림 직경과의 차이의 1/2을 말한다.
상기 발전 풍차(40)의 타이어 경방향 치수를, 타이어 단면 높이의 15% 이상으로 하는 것으로, 도 2에 도시하는 날개(48a, 48b, 48c)의 표면적을 충분히 확보할 수 있고, 나아가서는 발전 효율을 한층 더 높일 수 있다. 또한, 상기 치수를 타이어 단면 높이의 75% 이하로 하는 것으로, 타이어 전동 시에 타이어가 변형한 경우에 있어서도, 공기입 타이어(10) 측(휠(20) 측)에 취부한 발전 풍차(40)가 휠(20)(공기입 타이어(10))의 표면에 접촉하는 것을 방지하고, 발전 풍차(40)의 내구성을 높일 수 있다. 덧붙여, 날개부(48)의 타이어 경방향 치수(외형의 직경 치수)는, 발전 풍차(40)의 타이어 경방향 치수의 75% 이상 95% 이하인 것이 바람직하다. 날개부(48)의 타이어 경방향 치수를, 발전 풍차(40)의 타이어 경방향 치수의 75% 이상 95% 이하로 하는 것으로, 도 2에 도시하는 날개(48a, 48b, 48c)의 표면적을 충분히 확보할 수 있고, 나아가서는 발전 효율을 한층 더 높일 수 있다.
(부가적 형태 5)
기본 형태 및 기본 형태에 부가적 형태 1 등을 가한 형태에 있어서는, 상기 발전 풍차(40)에 의하여 얻어진 전력을 모으는 2차 전지를 구비하는 것(부가적 형태 5)이 바람직하다. 여기에서, 2차 전지란, 충전(充電)을 행하는 것에 의하여 전기를 모아 전지로서 사용할 수 있게 되고, 또한, 반복의 사용이 가능한 전지를 의미한다.
도 8은, 도 2에 도시하는 발전 풍차(40)로부터 추려 내지는 전력의 공급 타입을 다수 도시하는 사시도이다. 동 도면 중, 발전 풍차(40)는 나셀(46)의 발전기(46c)에서 발전한 전력을 중공으로 한 타워부(44) 내를 통하여 발전 풍차(40)의 외부에 공급하는 것이다. 그리고, 동 도면 중, (a)는 발전 풍차(40)로부터 전력선(70a)을 통하여 내강(30)의 외부에 전력을 직접 공급하는 타입이고, 예를 들어, 차량 본체(도시하지 않음)에 급전(給電)하는 경우에 이용할 수 있다. 또한, (b)는 발전 풍차(40)로부터 전력선(70a)을 통하여 전기를 2차 전지(80)에 일단 모은 후에 전력선(70b)을 통하여 외부에 전력을 공급하는 타입이고, (a)에 도시하는 타입과 같은 용도로 이용할 수 있다. 나아가, (c)는 발전 풍차(40)로부터 전력선(70a)을 통하여 본 시스템 내의 각종 센서(90)에 전력을 직접 공급하는 타입이고, 예를 들어, 본 시스템 내에 설치된 공기압 센서의 송신기 회로에 급전하는 경우에 이용할 수 있다. 게다가, (d)는 발전 풍차(40)로부터 전력선(70a)을 통하여 전기를 2차 전지(80)에 일단 모은 후에 전력선(70b)을 통하여 본 시스템 내의 각종 센서(90)에 전력을 공급하는 타입이고, (c)에 도시하는 타입과 같은 용도로 이용할 수 있다.
본 실시의 형태는, 도 8 중, (b), (d)의 타입에 상당한다. 이와 같이, 발전 풍차(40)에 의하여 얻어진 전력을 모으는 2차 전지를 구비하는 것으로, 발전을 하고 있지 않는 시간대여도, 본 발전 시스템(2)(내강(30))의 내부 또는 외부에 전력을 공급할 수 있다. 덧붙여, 본 발전 시스템(2)의 내부란, 각종 센서(90)나, 예를 들어 나셀(46) 내에 발전(회전축(46a)의 회전) 상태를 감시하는 센서가 설치되어 있으면, 그 전력을 공급하여도 무방하다.
(부가적 형태 6)
기본 형태 및 기본 형태에 부가적 형태 1 등을 가한 형태에 있어서는, 상기 휠(20)의 스포크(spoke)가 중공 영역을 가지고, 상기 중공 영역을 통하여 상기 발전 풍차(40)로부터 발전 시스템의 외부까지 전력선이 연재하고 있는 것(부가적 형태 6)이 바람직하다.
도 9는, 휠의 중공 영역에 전력선이 배치되어 있는 타입의 발전 시스템의 예를 도시하는 타이어 자오 단면도이다. 동 도면 중, 부호 6은 발전 시스템을, 부호 10은 공기입 타이어를, 부호 20은 휠을, 부호 20b는 휠(20)의 스포크에 형성된 중공 영역을, 부호 20c는 중공 영역(20b)을 기밀(氣密)로 유지하기 위한 압력 격벽(隔壁)을, 부호 40은 발전 풍차를, 부호 70a, 70b는 전력선을, 그리고 부호 80은 2차 전지를 각각 도시한다.
도 9에 도시하는 예는, 도 8(b)에 도시하는 전력의 공급 타입의 일례이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 휠(20)의 스포크의 중공 영역(20b)을 통하여 발전 풍차(40)로부터 발전 시스템(6)의 외부까지 전력선(70b)을 연재시키는 것으로, 전동 차량이나, 하이브리드 카(hybrid car), 전력 회생 시스템을 탑재한 차량의 배터리에 전력을 공급할 수 있다.
덧붙여, 차량의 배터리에 전력을 공급하기 위한 구체적 구조로서는, 스포크를 통하여 휠(20)과 연결하고 차축(車軸) 측인 허브(도시하지 않음)에 취부되는 허브 취부부(20d)에 슬립 링(slip ring) 등의 기구를 설치하는 것에 의하여, 전력선(70b)을, 내강(30)으로부터, 휠(20)의 스포크의 중공 영역(20b) 및 차축 내를 순차(順次) 통하여, 차량의 배터리까지 연재시키는 구조를 들 수 있다. 즉, 허브 취부부(20d)에 이르고 발전 풍차(40)로부터 발전 시스템(2)의 외부까지 전력선(70b)이 연재하고 있는 것으로, 허브 취부부(20d)를 통하여 차량에 급전할 수 있고, 차량의 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 덧붙여, 허브 취부부(20d)를 통하여 차량에 급전하는 경우, 휠(20)의 스포크의 중공 영역(20b)을 통하여 발전 풍차(40)의 외부에 전력선(70b)을 연재시키는 구성으로 하여도 무방하지만, 스포크의 중공 영역(20b)을 통하지 않고 전력선(70b)을 허브 취부부(20d)까지 연재시켜도 무방하다.
(부가적 형태 7)
기본 형태 및 기본 형태에 부가적 형태 1 등을 가한 형태에 있어서는, 상기 발전 풍차(40)는, 날개부와, 상기 날개부의 주위에 형성된 통상(筒狀) 본체와, 상기 통상 본체의 일방의 가장자리부에 형성된 플랜지를 포함하는 것(부가적 형태 7)이 바람직하다.
도 10a는, 도 2에 도시하는 발전 풍차(40)의 변형예를 도시하는 사시도이다. 도 10b는, 도 10a에 도시하는 발전 풍차(40)의 측단면도이다. 동 도면 중, 부호 100은 발전 풍차를, 부호 102는 베이스부를, 부호 104는 타워부를, 부호 106은 나셀을, 부호 108은 날개부를 각각 도시한다.
또한, 도 10a 및 도 10b에 도시하는 발전 풍차(100)에는, 나셀(106)을 중심으로 하여 4개의 지주(支柱)(110)가 방사상(放射狀)으로 연재하고 있다. 또한, 지주(110)의 방사 방향 외측은 통상 본체(112)와 연결하고, 통상 본체(112)는 날개부(108)의 주위를 덮어 배치되어 있다. 나아가, 통상 본체(112)의 일방의 개구(開口) 가장자리부에는, 통상 본체(112)의 외측으로 연출(延出)하는 판상(板狀)의 플랜지(114)가 형성되어 있다.
이와 같이, 발전 풍차(100)에, 통상 본체(112)와 플랜지(114)를 포함시키는 것으로, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 플랜지(114)가 형성되어 있지 않는 측의 타방의 개구로부터 플랜지(114)가 형성된 일방의 개구로 기체가 흐르면, 일방의 개구 측에 있어서, 통상 본체(112)의 외측에서 플랜지(114)에 기체가 충돌하는 것으로 플랜지(114)의 하류 측에 소용돌이가 발생하기 때문에 저압으로 되고, 이 때문에 통상 본체(112)의 내측에서는 타방의 개구로부터 일방의 개구를 향하여 기체를 끌어들이려고 하는 작용이 생긴다. 즉, 통상 본체(112)의 플랜지(114)가 형성된 측의 일방의 개구 가장자리부 부근(플랜지 부근)의 기압을, 플랜지(114)가 형성되어 있지 않는 측의 타방의 개구 가장자리부 부근(비(非)플랜지 부근)의 기압보다도 낮게 할 수 있다. 이것에 의하여, 비교적 고압 상태의 비플랜지 부근으로부터 비교적 저압 상태가 된 플랜지 부근으로의 기류가 발생하게 되고, 기체의 회전 속도(기체의 속도)를 발전 풍차(100) 부근에서 국소적으로 크게 할 수 있다. 따라서, 본 실시의 형태에 의하면, 고속도의 기체가 발전 풍차(100)에 작용하기 때문에, 발전 풍차(100)를 기체와 보다 높은 레벨에서 상대 운동시킬 수 있는 것으로부터, 나셀(106)의 회전축의 회전 속도를 높게 하여 발전기에 의한 발전량을 증가시키기 때문에, 더 한층 효율적으로 전력을 얻을 수 있다.
덧붙여, 도 10b에 도시하는 통상 본체(112)에 관하여, 플랜지 부근의 개구의 내경(內徑)을 비플랜지 부근의 개구의 내경보다도 크게 하여 그 사이에 테이퍼(112a)를 부여한 경우에는, 소경(小徑) 측으로부터 대경(大徑) 측으로 기체가 통과하는 것으로, 플랜지(114)에 기체를 보다 충돌시킬 수 있는 것과 함께, 플랜지(114) 부근의 저압 영역을 넓게 얻을 수 있고, 기체의 회전 속도(기체의 속도)를 발전 풍차(100) 부근에서 국소적으로 한층 더 크게 할 수 있다. 이 때문에, 발전 풍차(100)를 기체와 극히 높은 레벨에서 상대 운동시킬 수 있는 것으로부터, 나셀(106)의 회전축의 회전 속도를 높게 하여 발전기에 의한 발전량을 보다 증가시키기 때문에, 전력을 극히 효율적으로 얻을 수 있다.
[그 외의 부가적 형태]
나아가, 본 발명에 관련되는 발전 시스템의 상기 기본 형태 등에 대하여, 임의 선택적으로 실시 가능한, 그 외의 바람직한 부가적 형태를 예시한다.
(발전 풍차의 종류)
본 발명에 있어서, 발전 풍차는, 도 2에 도시하는 타입이나 도 10에 도시하는 종류로 한정되지 않는다. 도 11은, 본 발명의 발전 시스템에 적용 가능한 발전 풍차의 외관을 도시하는 사시도이다. 동 도면 중, (a)는 도 2에 도시하는 프로펠러형의 변형예이고, 도 2에 도시하는 예에 대하여, 나셀(46)이 타워부(44)에 대하여 수평면 내에서 회전 가능한 것과 함께, 나셀(46)의 날개부(48)와는 반대 측에 수직 꼬리 날개(Vf)가 취부된 예이다. 도 11(a)에 도시하는 예에서는, 수직 꼬리 날개(Vf)가 횡풍(橫風)을 받은 경우에 나셀(46), 날개부(48)가 요잉(yawing)하기 때문에, 기류를 직접 받는 방향으로 효율적으로 날개부(48)를 향하게 할 수 있고, 한층 더 전력을 효율적으로 얻을 수 있다.
게다가, 본 발명의 발전 시스템에 적용 가능한, 그 외의 발전 풍차로서는, 도 11(b)의 다익형, 도 11(c)의 패들형, 도 11(d)의 사보니우스형, 도 11(e)의 다리우스형, 그리고 도 11(f)의 자이로밀형의 발전 풍차를 들 수 있다. 타이어의 전동 시에는, 발전 풍차의 날개의 회전축에도 타이어 경방향 외측의 원심력이 작용하는 바, 상기의 각종 발전 풍차 중에서, 도 11(c) 내지 도 11(f)에 도시하는 발전 풍차는, 날개의 회전축의 연재 방향이 상기 원심력이 작용하는 방향과 일치한다. 이 때문에, 타이어의 전동에 수반하는 타이어 경방향 측으로의 원심력에 의하여, 날개의 회전축의 회전 방향이 소망의 방향으로부터 편심(偏心)할 일이 없기 때문에, 발전 풍차의 내구성을 높은 레벨에서 실현할 수 있다.
덧붙여, 도 11(a), (b)에 도시하는 바와 같이, 날개의 회전축의 연재 방향이 타이어 경방향에 수직인 예에서는, 타이어 경방향 외측으로부터 본 날개의 형상과 타이어 경방향 내측으로부터 본 날개의 형상이 동일하지 않는 예뿐만 아니라, 동일한 경우도 포함된다. 전자(前者)에 관하여는, 날개의 타이어 둘레 방향 일방 측으로부터 바람을 받은 경우에만 날개가 회전하고, 후자(後者)에 관하여는, 날개의 타이어 둘레 방향 각 측으로부터 바람을 받은 경우 중 어느 하나에 관하여도 날개가 어느 하나의 방향으로 회전한다. 이것에 대하여, 도 11(c) 내지 (f)에 도시하는 바와 같이, 날개의 회전축의 연재 방향이 타이어 경방향과 평행한 예에서는, 날개의 형상이 어떠한 경우여도, 날개의 타이어 둘레 방향 각 측으로부터 바람을 받은 경우 중 어느 하나에 관하여도 날개가 어느 하나의 방향으로 회전한다.
(발전 풍차의 날개부에 포함되는 날개의 수)
본 발명에 있어서, 발전 풍차의 날개부에 포함되는 날개의 수는, 도 2, 도 10 및 도 11에 도시하는 수에 한정되지 않지만, 2매 이상 20매 이하로 하는 것이 바람직하다. 당해 날개의 수를 2매 이상으로 하는 것으로, 날개부에 양호한 회전 밸런스를 갖게 할 수 있고, 도 3에 도시하는 날개부(48)의 축에 해당하는 로터 헤드(48X) 및 로터 허브(48Y)의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 당해 날개의 수를 20매 이하로 하는 것으로, 날개부 전체가 받는 풍압이 과도하게 높아지는 것을 억제하고, 상기 로터 헤드(48X) 및 로터 허브(48Y)에 과도한 힘이 들어가지 않도록 하여, 이러한 구성 요소 48X, 48Y의 내구성을 높일 수 있다.
덧붙여, 발전 풍차의 날개부에 포함되는 날개의 수를, 3매 이상 10매 이하로 하는 것으로, 상기 효과를, 각각, 보다 높은 레벨에서 가져올 수 있다.
(발전 풍차의 날개부의 수풍(受風) 면적)
본 발명에 있어서, 발전 풍차의 날개부의 수풍 면적은, 공기입 타이어를 규정 림에 끼워 규정 내압을 가한 무부하 상태에 있어서의 타이어 자오 단면으로 볼 때에 있어서, 내강 면적(내강(30)의 단면적)의 1% 이상 35% 이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 날개부의 수풍 면적이란, 날개부가 회전한 경우에 그리는 최대 원(圓)을, 타이어 자오 단면에 사영(射影)한 도형의 면적을 말한다.
날개부의 수풍 면적을 내강 면적의 1% 이상으로 하는 것으로, 풍력을 전력으로 효율적으로 변환할 수 있고, 충분한 발전 효율을 실현할 수 있다. 또한, 날개부의 수풍 면적을 내강 면적의 35% 이하로 하는 것으로, 발전 시스템의 중량을 과도하게 크게 하지 않고 높은 발전 효율을 실현할 수 있다.
(발전 풍차의 타이어 둘레 방향에 있어서의 배치 태양)
본 발명에 있어서, 발전 풍차의 타이어 둘레 방향에 있어서의 배치 태양은, 도 1에 도시하는 타입으로 한정되지 않는다. 도 12는, 본 발명의 발전 시스템에 적용 가능한 발전 풍차의 타이어 둘레 방향에 있어서의 배치 태양을 도시하는 측방 단면도이다. 동 도면 중, (a) 및 (b)는 발전 풍차를 휠에 취부한 예이고, (c), (d) 및 (e)는 발전 풍차를 공기입 타이어에 취부한 예이고, 그리고 (f)는 발전 풍차를 휠과 공기입 타이어의 쌍방에 취부한 예이다. 덧붙여, 도 12 중, 부호 10은 공기입 타이어, 부호 20은 휠, 부호 30은 내강, 그리고 부호 40은 발전 풍차를 각각 도시한다.
이러한 예 중에서는, 특히, 도 12(a), 도 12(b), 도 12(d) 및 도 12(e)에 도시하는 예가, 타이어 경방향의 같은 위치에 있어서, 타이어 둘레 방향으로 균등하게 발전 풍차(40)를 배치하고 있는 것으로부터, 유니포미티(uniformity)에 관한 뛰어난 성능을 실현할 수 있는 점에서 바람직하다. 덧붙여, 발전 시스템 내에, 2차 전지나 공기압 센서의 송신기 회로도 배치하는 경우에는, 발전 풍차와, 당해 전지 및 회로와의 조합에 있어서, 본 발전 시스템의 타이어 둘레 방향에 있어서의 중량 차이를 가능한 한 작게 하는 것과 같은 배치가 호적(好適)하다.
또한, 1개의 발전 시스템 안에 배치하는 발전 풍차의 수를 8체 이하로 한 경우에는, 타이어 회전 시에 기류를 충분히 층류 상태로 할 수 있는 것으로부터, 전력을 효율적으로 얻을 수 있다. 나아가, 당해 발전 풍차의 수를 8체 이하로 한 경우에는, 발전 시스템 자체의 중량 증가를 억제할 수 있고, 나아가서는 구름 저항에 관한 뛰어난 성능을 실현할 수 있다.
(발전 풍차의 타이어 폭 방향에 있어서의 배치 태양)
본 발명에 있어서, 발전 풍차의 타이어 폭 방향에 있어서의 배치 태양은, 도 7이나 도 9에 도시하는 타입으로 한정되지 않는다. 도 13은, 본 발명의 발전 시스템에 적용 가능한 발전 풍차의 타이어 폭 방향에 있어서의 배치 태양을 도시하는 측방 단면도이다. 덧붙여, 도 13 중, 부호 10은 공기입 타이어, 부호 20은 휠, 부호 30은 내강, 부호 40은 발전 풍차, 그리고 부호 H는 칸막이 부재를 각각 도시한다.
도 13(a)는 휠에 발전 풍차를 1체 배치한 예이고, 발전 시스템의 중량을 억제하여 구름 저항에 관한 뛰어난 성능을 발휘시키는 점에서는, 가장 호적한 예이다.
이것에 대하여, 도 13(b)는 휠에 발전 풍차를 복수 체 배치한 예이고, 타이어 폭 방향으로 이웃하는 각 발전 풍차(40)는, 통상의 칸막이 부재(H)에 의하여 구획 형성된 공간에 각각 배치되어 있다. 이것에 의하여, 이웃하는 발전 풍차(40, 40)에 의하여 생기는 각 기류끼리의 간섭을 최소한으로 막아, 타이어 둘레 방향 전체적으로 기류를 층류에 가깝게 할 수 있고, 나아가서는, 전력을 효율적으로 얻을 수 있다.
실시예
＜실시예군 1＞
실시예군 1은, 발전 풍차가 휠에 고정되어 있는 타입의, 복수의 실시예에 관한 것이다.
타이어 사이즈를 215/60 R16으로 하는 것과 함께, 림 사이즈를 16×6.5j로 하고, 나아가 공기압을 230kPa로 하여, 하기 표 1에 도시하는 제(諸) 조건을 충족하는, 실시예 1 내지 실시예 7의 발전 시스템을 제작하였다.
이것에 대하여, 타이어 사이즈, 림 사이즈 및 공기압을 상기의 각 실시예와 같게 하여, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 차량용 전식 장치를 제작하고, 이것을 종래예의 발전 시스템으로 하였다.
이와 같이 제작한, 실시예 1 내지 실시예 7 및 종래예의 각 발전 시스템을 드럼 시험기에 취부하고, 60km/h까지 8초로 가속한 후, 당해 속도로 30초간의 등속 주행을 행하고, 나아가 8초 걸쳐서 감속하여 정지시켜, 이 사이에 얻어진 전력량을 측정하였다. 그리고, 이 측정 결과에 기초하여 종래예를 기준(100)으로 한 지수 평가를 행하였다. 이 평가는, 지수가 클수록, 얻어진 전력량이 많은 것을 나타낸다. 그 결과를 표 1에 도시한다.
Figure pct00001
표 1에 의하면, 발전 풍차가 휠에 고정되어 있는 타입에 관하여, 본 발명의 기술적 범위에 속하는(전력을 얻기 위한 발전 풍차의 취부 위치에 관하여 개량을 가하였다) 실시예 1 내지 실시예 7의 발전 시스템에 관하여는, 모두, 본 발명의 기술적 범위에 속하지 않는, 종래예의 발전 시스템에 비하여, 풍력을 효율적으로 전력으로 변환 가능한 것을 알 수 있다.
＜실시예군 2＞
실시예군 2는, 발전 풍차가 휠에 대하여 접동 가능한 타입의, 복수의 실시예에 관한 것이다.
타이어 사이즈를 215/60 R16으로 하는 것과 함께, 림 사이즈를 16×6.5j로 하고, 나아가 공기압을 230kPa로 하여, 하기 표 2에 도시하는 제 조건을 충족하는, 실시예 8 내지 실시예 12의 발전 시스템을 제작하였다.
이것에 대하여, 타이어 사이즈, 림 사이즈 및 공기압을 상기의 각 실시예와 같게 하여, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 차량용 전식 장치를 제작하고, 이것을 종래예의 발전 시스템으로 하였다.
이와 같이 제작한, 실시예 8 내지 실시예 12 및 종래예의 각 발전 시스템을 드럼 시험기에 취부하고, 60km/h까지 8초로 가속한 후, 당해 속도로 30초간의 등속 주행을 행하고, 나아가 8초 걸쳐서 감속하여 정지시켜, 이 사이에 얻어진 전력량을 측정하였다. 그리고, 이 측정 결과에 기초하여 종래예를 기준(100)으로 한 지수 평가를 행하였다. 이 평가는, 지수가 클수록, 얻어진 전력량이 많은 것을 나타낸다. 그 결과를 표 2에 도시한다.
Figure pct00002
표 2에 의하면, 발전 풍차가 휠에 대하여 접동 가능한 타입에 관하여, 본 발명의 기술적 범위에 속하는(전력을 얻기 위한 발전 풍차의 취부 위치에 관하여 개량을 가하였다) 실시예 8 내지 실시예 12의 발전 시스템에 관하여는, 모두, 본 발명의 기술적 범위에 속하지 않는, 종래예의 발전 시스템에 비하여, 풍력을 효율적으로 전력으로 변환 가능하다는 것을 알 수 있다.
2, 4, 6: 발전 시스템
10: 공기입 타이어
10a: 공기입 타이어의 내표면
20: 휠(림)
20a: 휠 표면
20b: 스포크의 중공 영역
20c: 압력 격벽
20d: 허브 취부부
30: 내강
40, 100: 발전 풍차
42, 102: 베이스부
44, 104: 타워부
46, 106: 나셀
46a: 회전축
46b: 증속기
46c: 발전기
46d: 변압기
48, 108: 날개부
48a, 48b, 48c: 날개
48X: 로터 헤드
48Y: 로터 허브
50: 탄성 부재
60(60a, 60b): 레일
70a, 70b: 전력선
80: 2차 전지
90: 본 시스템 내의 각종 센서
110: 지주
112: 통상 본체
114: 플랜지
A: 둥글게 둘러싼 부분
AT: 회동축부
H: 칸막이 부재
RS: 노면
S: 지지부
Vf: 수직 꼬리 날개

Claims (10)

  1. 공기입 타이어와,
    상기 공기입 타이어가 장착된 휠과,
    상기 공기입 타이어와 상기 휠에 의하여 구획 형성된 내강(內腔)에, 상기 공기입 타이어 또는 휠 중 적어도 어느 하나에 취부(取付)된, 적어도 1체(體)의 발전(發電) 풍차
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전 풍차는 상기 공기입 타이어 및 상기 휠 중 적어도 어느 하나에 고정되어 있는, 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발전 풍차는 상기 휠에 취부되어 있는 것과 함께, 타이어 회전축에 평행한 직선에 대하여 회전 가능한, 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발전 풍차는 상기 공기입 타이어 또는 상기 휠에 대하여 접동 가능한, 발전 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전 풍차의 타이어 경(徑)방향 치수는, 타이어 단면(斷面) 높이의 15% 이상 75% 이하인, 발전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발전 풍차에 있어서의 날개부의 타이어 경방향 치수는, 상기 발전 풍차의 타이어 경방향 치수의 75% 이상 95% 이하인, 발전 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전 풍차에 의하여 얻어진 전력을 모으는 2차 전지(電池)를 구비하는, 발전 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휠의 스포크(spoke)가 중공(中空) 영역을 가지고, 상기 중공 영역을 통하여 상기 발전 풍차로부터 발전 시스템의 외부까지 전력선이 연재(延在)하고 있는, 발전 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휠의 허브에 이르고, 상기 발전 풍차로부터 발전 시스템의 외부까지 전력선이 연재하고 있는, 발전 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전 풍차는, 날개부와, 상기 날개부의 주위에 형성된 통상(筒狀) 본체와, 상기 통상 본체의 일방(一方)의 가장자리부에 형성된 플랜지를 포함하는, 발전 시스템.
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