| 【発明の名称】 |
蓄電システム |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 敏樹
【氏名】田中 邦英
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| 【要約】 |
【課題】クリーンで安全な蓄電システムを提供する。
【解決手段】本願発明にかかる蓄電装置１０１は、大気中を移動する移動体１０２を含む。移動体１０２には、移動体の移動により生じる風力により回転子が回転して発電するよう形成された発電装置１０３が載置される。発電装置１０３によって発電された電気エネルギは、充電装置１０８によって移動体１０２に着脱自在に載置された蓄電池１１０に充電される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 大気中を移動する移動体、前記移動体の移動により生じる風力により回転子が回転して発電するよう形成された発電手段、および前記発電手段で発電された電気エネルギを前記移動体に着脱自在に載置された蓄電池に充電する充電手段を含む、蓄電システム。
【請求項２】 前記発電手段は、固定軸と、前記固定軸に固定される電機子と、前記固定軸を中心とする前記電機子の周囲の円周上を周面が回動するよう設けられる筒状体と、前記筒状体の内周面に固定される永久磁石と、前記筒状体の外周面に固定され、風力を回転力に変換する羽根とを備える発電機を含む、請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】 前記電機子は前記固定軸の軸方向に複数配列され、前記永久磁石は前記電機子に対応して複数設けられた、請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】 前記羽根は、圧力を正面側から受けて背面側へ倒れる前向き羽根であることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項５】 前記発電機の直径方向の半分を風防で覆い、残りの半分に前記移動体の移動により発生する風を流入させ、該流入風で前記羽根を正面側から背面側へ倒すようにして前記発電機の回転子を回転させる、請求項４に記載の蓄電システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は蓄電システムに関し、特にたとえば、風力などの自然エネルギを電気エネルギに変換して蓄電池に充電する蓄電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、路線バスなどには、化石燃料を用いる補助エンジンで回転される発電機を載置したものがある。発電機により発電された電気エネルギは、路線バスの室内灯やエアコンディショナを駆動させるために用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、環境保全の要請が高まり、排気ガス規制などが強化されている。また、停車時のアイドリングの停止を要請される地域も増えている。このような時勢下、大気汚染ができるだけ少ない蓄電システムの需要が高まっている。
【０００４】それゆえに、本願発明の主たる目的は、クリーンで安全な蓄電システムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願発明にかかる蓄電システムは、大気中を移動する移動体と、移動体の移動により生じる風力により回転子が回転して発電するよう形成された発電手段と、発電手段で発電された電気エネルギを移動体に着脱自在に載置された蓄電池に充電する充電手段とを含む、蓄電システムである。本願発明では、移動体が大気中を移動することにより風力が生じる。この風力により発電手段の回転子を回転させることにより発電される。発電された電気エネルギは、充電手段によって、移動体に着脱自在に載置された蓄電池に充電される。
【０００６】さらに、本願発明にかかる蓄電システムにおいて、発電手段は、固定軸と、固定軸に固定される電機子と、固定軸を中心とする電機子の周囲の円周上を周面が回動するよう設けられる筒状体と、筒状体の内周面に固定される永久磁石と、筒状体の外周面に固定され、風力を回転力に変換する羽根とを備える発電機とを含むことが好ましい。この発電機は、羽根によって流体の圧力が回転力に変換され、その回転力により、発電機の一部である筒状体が直接回動される。回転子としての筒状体には永久磁石が固定されており界磁として作用する。筒状体は電機子の周囲を回動するので、中心部に設けた回転子を回動させることに比べて、同一回転速度であれば電機子が界磁の磁束を切る速度が速い。そのため、発電効率を向上させやすく、小径化を図り易い。かかる発電機を用いることにより、風力エネルギを電気エネルギに効率よく変換することができる。また、回転子となる筒状体が発電機の外側に配置されるので、羽根を取り付けやすい。
【０００７】さらに、この場合において、電機子は固定軸の軸方向に複数配列され、永久磁石は電機子に対応して複数設けられることが好ましい。この場合には、電機子と界磁の対を複数設けることができるので、小径であるにもかかわらず大きな起電力を得易くなる。
【０００８】さらに、この場合において、羽根は、圧力を正面側から受けて背面側へ倒れる前向き羽根であることが好ましい。この場合には、発電機の固定軸に直交する方向の風を利用して発電することができる。そのため、発電機の筒状体の長さと略同じ長さの羽根を用いることができ、発電機の筒状体を効率良く回転させることができる。
【０００９】また、この場合において、発電機の直径方向の半分を風防で覆い、残りの半分に移動体の移動により発生する風を流入させ、該流入風で羽根を正面側から背面側へ倒すようにして発電機の回転子を回転させることが好ましい。この場合には、風防で覆われた羽根の受風面の背面に風圧がかかることにより抵抗力が発生することが防止され、筒状体をさらに効率良く回転させることができる。
【００１０】本願発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本願発明にかかる蓄電システムの一例を示す図解図である。図１に示す蓄電システム１０１は、大気中を移動する移動体を含む。本願発明における移動体とは、自動車、自動二輪車、自転車、飛行機、船舶、列車などの大気中を移動して相対的に風力を生じさせる移動体を全て含む概念であるが、この実施例では自動車を例にとって説明する。
【００１２】移動体としての自動車１０２上には発電装置１０３が固定される。この発電装置１０３は発電機１０と風防１０４とからなる。まず、図２ないし図６を参照しながらこの実施例で用いられる発電機１０について説明する。図２は図１に示す蓄電システムに用いられる発電機を示す斜視図である。図３は図２に示す線Ａ−Ａにおける断面図解図である。図４は図３に示す線Ｂ−Ｂにおける断面図解図である。図５は図３に示す線Ｃ−Ｃにおける断面図解図である。図６は図３に示す線Ｄ−Ｄにおける断面図解図である。
【００１３】この発電機１０は、風力で界磁を回転させる回転界磁形の３相発電機である。この発電機１０は、中心に固定軸１２を含む。固定軸１２には略Ｔ字形状の鉄心１４が固定される。鉄心１４は、たとえば、けい素鋼板を積層して形成される。鉄心１４は、固定軸１２の軸方向へたとえば３つ、周方向へたとえば４つ、合計１２本形成される。鉄心１４には、それぞれ電機子巻線１６が巻着される。電機子巻線１６は、Ｙ字結線される。鉄心１２と電機子巻線１６とでこの実施例の電機子１８が構成される。
【００１４】この発電機１０は、回転子として筒状体２０を含む。筒状体２０は、固定軸１２を中心とする電機子１８の周囲の円周上を周面が回動するよう設けられる。筒状体２０は、たとえば円板状の支持部材２２および円環状の軸受部材２４を介して固定軸１２に支持される。
【００１５】回転子としての筒状体２０の内周面には界磁を構成する永久磁石２６が固定される。永久磁石２６は、図４に示すように内周方向に９０°離れて４個ずつ、軸方向に電機子１８に対応して３組、合計１２個固定される。永久磁石の位置関係を説明するため内周方向の永久磁石をそれぞれ２６Ｎ１，２６Ｎ２，２６Ｓ１，２６Ｓ２とすると、軸方向に隣接する永久磁石は、それぞれ図４、図５、図６に示すように取り付け位置を１２０°ずらされながら取り付けられる。永久磁石２６としては、たとえばバリウムフェライト、サマリウムコバルトなどが選択できるがこれに限るものではなく、本願発明の目的を達成できる範囲で適宜選択できる。
【００１６】筒状体２０の外周面には、流体としての風力を回転力に変換するための前向き羽根２８がたとえば４枚固定される。前向き羽根２８の枚数は適宜増減される。この前向き羽根２８は、風圧を正面側から受けて背面側へ倒れる断面略Ｕ字形状の前向き羽根である。前向き羽根２８は、断面略Ｕ字の凹面で風圧を受けて回転力に変換する。この前向き羽根２８は、固定軸１２に直交する方向へ吹く風を受けて発電することができる。この発電機１０は、筒状体２０の外周面が露出しているので前向き羽根２８を取り付け易い。また、回転子としての筒状体２０を直接回動させることができ、伝達損失が無く効率が良い。
【００１７】この発電機１０では、前向き羽根２８によって風力が回転力に変換され、その回転力により、発電機１０の一部である筒状体２０が直接回動される。回転子としての筒状体２０には永久磁石２６が固定されており界磁として作用する。筒状体２０は電機子１８の周囲を回動するので、中心部に設けられた回転子を回転させる発電機に比べて、同一外径・同一回転速度であれば電機子１８が磁束を横切る周速度が速い。そのため、従来の発電機に比べて発電効率を向上させやすく、小径化を図り易い。
【００１８】また、この発電機１０では、電機子１８を固定軸１２の軸方向に複数配列し、永久磁石２６は電機子１８に対応して複数設けられるので、電機子１８と界磁の対を複数設けることができ、小径であるにもかかわらず大きな起電力を得やすくなる。
【００１９】また、この発電機１０では、固定軸１２の軸方向に隣接する位置に配置される永久磁石２６が、固定軸１２を中心とする電機子１８の周囲の円周上に１２０°ずつずらされて固定されるので、固定軸１２の軸方向に隣接する電機子１８からそれぞれ別の相を交流を得ることができ、３相用の電機子巻線１６をそれぞれ同一円周上に配置する必要が無い。
【００２０】また、筒状体２０の長さを長くすれば電機子１８の数すなわち極数を増やすことができ、この理由からも回転子としての筒状体２０の直径を大きくする必要はない。この実施例の発電機１０の構造によればそれぞれの相の電機子巻線１６の線の太さを比較的太くでき、鉄心１４の大きさを十分に確保でき、胴損および鉄損を減少させることができる。
【００２１】次に、発電装置１０３の風防１０４について説明する。風防１０４は、吸気口１０４ａと排気口１０４ｂとを有する。吸気口１０４ａに自動車１０２の移動により発生する風を流入させ、該流入風で前向き羽根２８の受圧凹面を正面側から背面側へ倒すようにして発電機１０の回転子としての筒状体２０を回動させる。発電機１０の構造上、直径方向に対向する一方の前向き羽根２８と他方の前向き羽根２８とは表裏の関係にあり、一方の前向き羽根２８の受圧面に風圧をかける際には他方の前向き羽根２８には風圧がかからないようにした方が効率が良くなる。そこで、風防１０４によって発電機１０の直径方向の半分を覆っている。発電機１０の直径方向の残りの半分に形成された吸入口１０４ａから流入して発電機１０の筒状体２０を回動させた風は排気口１０４ｂから排出される。風防１０４内の吸気口１０４ａから排気口１０４ｂへ抜ける道が風道となるので効率良く前向き羽根２８および筒状体２０を回動させることができる。
【００２２】また、この蓄電システム１０１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０６を含む。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０６は発電機１０で発電された交流を直流に変換するためのものである。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０６の直流出力は、充電装置１０８によって蓄電池１１０に充電される。ＡＣ−ＤＣコンバータ１０６、充電装置１０８、および蓄電池１１０としては従来公知のものを使用できる。蓄電池１１０は、充電装置１０８に着脱自在であり、フル充電された蓄電池１１０を自動車１０２から取り外し、自動車１０２とは関係の無い様々な用途に使用できる。一例を挙げれば、たとえば照明、テレビ、ラジオその他の電気機器の電源として使用できる。放電した蓄電池１１０は再度、充電装置１０８に取り付ければ別の媒体を介することなく再充電できる。蓄電池１１０の数は適宜増減される。蓄電池１１０としてはニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の公知のものが使用できる。
【００２３】図７は本願発明にかかる蓄電システムの他の例を示す図解図である。図７に示す蓄電システム１０１は、図１に示した蓄電システムに比べて移動体および発電装置の取り付け方法が異なるが、その他の点については同様である。この蓄電システム１０１における移動体は、トラック１０２である。ルーフ部１０２ａを風防の代わりとし、発電機１０の直径方向の半分をルーフ部１０２ａの背後に配置し、残りの半分をルーフ部１０２ａから上方へ突出するよう配置される。そして、ルーフ部１０２ａから上方へ突出した前向き羽根２８の受圧凹部がトラック１０２の進行方向へ向かうように配置される。
【００２４】なお、上述の実施例では、発電機１０の筒状体２０を回動させるため多翼前向き羽根を使用したがこれに限るものではなく、正面から風を受けて側方へ倒れるプロペラ状の捩じり羽根によって筒状体２０を回動させるようにしてもよい。また、発電機１０を移動体のボディの外部に設けることに限らず、ボディ内に収納してもよい。その場合は、ボディの一部に吸気口が設けられる。
【００２５】
【発明の効果】本願発明によれば、移動体が移動することにより生じる風力を利用して発電し、発電された電気エネルギを蓄電地に充電するので、発電用の小型補助エンジン等を設ける必要なく蓄電池に再充電することができる。また、生成風力を利用するので発電機構および充電機構を簡略化できる。さらに、蓄電池は移動体に着脱自在に載置されているので、充電された蓄電池を移動体から取り外し、移動体とは関係のない用途に電気エネルギを使用することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５００００４２６５
【氏名又は名称】株式会社ジーアンドエム
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２７日（１９９９．１２．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９５７７
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 全啓
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１８２６４７（Ｐ２００１−１８２６４７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月６日（２００１．７．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３７１０６８ |
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