本發明涉及能夠高效率地將風力轉換成電力的發電系統。

背景技術：

以往，作為利用輪胎的旋轉力進行發電的技術，已知有在輪蓋的外側安裝有兩個旋轉體的車輛用照明裝置(專利文獻1)，以及利用輪蓋外側的風力的車輪內發電機的旋轉方法(專利文獻2)。

專利文獻1：日本特開2004－90884號公報

專利文獻2：日本特開平2－55556號公報

技術實現要素：

專利文獻1、2中公開的技術都是在充氣輪胎的外側利用大氣壓下的風力的技術。因此，由于能夠利用的氣體并不是高密度的狀態，所以無法高效率地將風力轉換成電力。

本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種發電系統，其能夠高效率地將風力轉換成電力。

本發明涉及的一種發電系統，其具備：充氣輪胎；輪轂，其安裝有上述充氣輪胎；以及至少一臺發電風車，其在由上述充氣輪胎和上述輪轂劃分形成的內腔中，安裝于上述充氣輪胎和輪轂中的至少一方。

在本發明涉及的發電系統中，對用于獲得電力的發電風車的安裝位置加以改良。其結果，根據本發明涉及的發電系統，能夠高效率地將風力轉換成電力。

附圖說明

圖1是表示本發明的實施方式涉及的發電系統的側視截面圖。

圖2是表示圖1所示的發電風車40的具體結構示例(螺旋槳型)的立體圖。

圖3是詳細地表示圖2的由圓圈包圍的部分A附近的側視透視圖。

圖4是表示在內腔中沒有發電風車的狀態下，安裝在車輛上的輪胎轉動時的氣流狀態的側視截面圖。

圖5是表示在圖4所示的情況下車輛(輪胎)按通常的行駛步驟行駛時，輪胎轉速與存在于內腔中的氣體的轉速之間隨時間變化的關系的圖表。

圖6是表示安裝于輪轂的發電風車伴隨輪胎旋轉而產生的動作的側視圖，(a)表示沒有離心力作用于輪胎的狀態，(b)表示離心力作用于輪胎的狀態。

圖7是表示在安裝于輪胎內表面的軌道間配置發電風車，且能夠使發電風車在輪胎周向上滑動的發電系統的透視立體圖。

圖8是表示從圖2所示的發電風車獲取的電力的供給類型的不同種類的立體圖，分別示出：(a)從發電風車40經由電線70a向外部直接供給電力的類型；(b)從發電風車40經由電線70a將電暫時存儲在二次電池中之后經由電線70b向外部供給電力的類型；(c)從發電風車40經由電線70a向本系統內的各種傳感器90直接供給電力的類型；以及(d)從發電風車40經由電線70a將電暫時存儲在二次電池中之后經由電線70b向本系統內的各種傳感器90供給電力的類型。

圖9是表示在輪轂的中空區域內配置有電線的類型的發電系統的示例的輪胎子午截面圖。

圖10－1是表示圖2所示的發電風車40的變形例的立體圖。

圖10－2是圖10－1所示的發電風車40的側視截面圖。

圖11是表示能夠適用于本發明的發電系統的發電風車的外觀的立體圖，分別示出：(a)圖2所示的螺旋槳型的變形例；(b)多葉型的示例；(c)槳型的示例；(d)桶型(薩沃紐斯型)的示例；(e)達里厄型的示例；以及(f)垂直軸H型(gyro-mill型)的示例。

圖12是表示能夠適用于本發明的發電系統的發電風車在輪胎周向上的配置方式的側視截面圖，分別示出：(a)和(b)將發電風車安裝于輪轂的示例；(c)、(d)和(e)將發電風車安裝于充氣輪胎的示例；以及(f)將發電風車安裝于輪轂和充氣輪胎兩方的示例。

圖13是表示能夠適用于本發明的發電系統的發電風車在輪胎寬度方向上的配置方式的側視截面圖，分別示出：(a)在輪轂上配置有一臺發電風車的示例；以及(b)在輪轂上配置有多臺發電風車的示例。

符號說明

2、4、6 發電系統

10 充氣輪胎

10a 充氣輪胎的內表面

20 輪轂(輪輞)

20a 輪轂表面

20b 輪輻的中空區域

20c 壓力隔板

20d 軸轂安裝部

30 內腔

40、100 發電風車

42、102 基部

44、104 塔架部

46、106 艙部

46a 旋轉軸

46b 增速機

46c 發電機

46d 變壓器

48、108 風葉部

48a、48b、48c 葉片

48X 風葉頭

48Y 風葉輪轂

50 彈性部件

60(60a、60b) 軌道

70a、70b 電線

80 二次電池

90 本系統內的各種傳感器

110 支柱

112 筒狀主體

114 凸緣

A 圓圈包圍的部分

AT 轉動軸部

H 分隔部件

RS 路面

S 支承部

Vf 垂直尾葉

具體實施方式

下面，基于附圖詳細地說明本發明涉及的發電系統的實施方式(以下所示的基本方式及附加的方式1～7)。另外，這些實施方式并非用于限定本發明。此外，在上述實施方式的結構要素中包含本領域技術人員能夠置換且容易置換的結構要素、或者實質上相同的結構要素。而且，上述實施方式中包含的各種方式能夠由本領域技術人員在顯而易見的范圍內任意組合。

基本方式

以下，針對本發明涉及的發電系統說明其基本方式。在以下的說明中，輪胎徑向是指與充氣輪胎的旋轉軸正交的方向，輪胎徑向內側是指在輪胎徑向上靠近旋轉軸的一側，輪胎徑向外側是指在輪胎徑向上遠離旋轉軸的一側。此外，輪胎周向是指以上述旋轉軸為中心軸的旋轉方向。而且，輪胎寬度方向是指與上述旋轉軸平行的方向，輪胎寬度方向內側是指在輪胎寬度方向上靠近輪胎赤道面(輪胎赤道線)的一側，輪胎寬度方向外側是指在輪胎寬度方向上遠離輪胎赤道面的一側。另外，輪胎赤道面是指與充氣輪胎的旋轉軸正交并且穿過充氣輪胎的輪胎寬度中心的平面。

圖1是表示本發明的實施方式涉及的發電系統的側視截面圖。如該圖所示，發電系統2包括充氣輪胎10(僅示出表層)、以及安裝有充氣輪胎10的輪轂20，在充氣輪胎10與輪轂20之間劃分形成有內腔30。充氣輪胎10的內腔30中填充有空氣。而且，在圖1所示的發電系統2中，在內腔30中，一臺發電風車40被安裝于輪轂20。不過，在內腔30中，發電風車40也能夠安裝于充氣輪胎10，并且形成在內腔30中的發電風車40可以是多臺。

在圖1所示的發電系統2中，輪轂20是規定輪輞，內腔30被賦予規定內壓，且充氣輪胎10被施加規定載荷。即，圖1所示的發電系統2內的充氣輪胎10和輪轂20處于所稱謂的靜負荷狀態。另外，圖1所示的符號RS表示路面。

在此，“規定輪輞”是指日本汽車輪胎制造商協會(JATMA)所規定的“適用輪輞”、美國輪胎協會(TRA)所規定的“Design Rim(設計輪輞)”、或者歐洲輪胎輪輞技術組織(ETRTO)所規定的“Measuring Rim(測量輪輞)”。此外，“規定內壓”是指JATMA所規定的“最高氣壓”、TRA所規定的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES(各種冷充氣壓力下的輪胎負載極限)”的最大値、或者ETRTO所規定的“INFLATION PRESSURES(充氣壓力)”。并且，“規定載荷”是指JATMA所規定的“最大負荷能力”、TRA規定的“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”的最大値、或者ETRTO所規定的“LOAD CAPACITY(負荷能力)”。但是，在本實施方式中，規定內壓設定為200kPa以上300kPa以下的范圍，規定載荷設定為最大負荷能力的40％以上90％以下。

圖2是表示圖1所示的發電風車40的具體結構示例(螺旋槳型)的立體圖。此外，圖3是詳細地表示圖2的由圓圈包圍的部分A附近的側視透視圖。在圖2所示的示例中，發電風車40包括：基部42、從基部42沿鉛垂方向延伸的塔架部44、安裝在塔架部44的鉛垂方向最高部的艙部46、以及安裝在艙部46的水平方向一側的風葉部48。

如圖2所示，基部42起到支承塔架部44的作用，并且是無論發電風車40安裝于充氣輪胎10和輪轂20中的哪一個時都與這些部件10、20接觸的結構要素。

如圖2所示，塔架部44起到支承艙部46的作用，并且是無論發電風車40安裝于充氣輪胎10和輪轂20中的哪一個時都決定風葉部48在內腔30中的輪胎徑向位置的結構要素。

如圖2所示，艙部46起到支承風葉部48的作用，同時其主要是將風力轉換成電力的結構要素。更詳細而言，如圖3所示，艙部46包括：旋轉軸46a，其一端與風葉部48連結，用于傳遞風葉部48的旋轉力；增速機46b，其與旋轉軸46a的另一端連結，對旋轉軸46a的旋轉力進行增大；發電機46c，其連結于增速機46b的與旋轉軸46a相反的一側，將由增速機46b增大的旋轉力轉換成電力；變壓器46d，其連結于發電機46c的與增速機46b相反的一側，將由發電機46c獲得的電力轉換成所需的電壓。

另外，在本實施方式中，艙部46的上述結構要素中的增速機46b不是必要結構要素。此外，關于變壓器46d，也可以不作為艙部46的結構要素，而是作為別的部分收容在發電系統2的任意區域(例如圖8所示的二次電池80)內。而且，除了上述結構要素以外，在艙部46中也可設置計算機等，用于使風葉部48相對于主平方向的角度自動地變化。

如圖2所示，風葉部48包括在風葉頭48X的旋轉方向上等間隔地連接的多個(在圖2所示例中為三個)葉片48a、48b、48c，并且如圖3所示，具有配置在風葉頭48X內的風葉輪轂48Y。采用這樣的結構，風葉部48將通過風力而獲得的葉片48a、48b、48c的旋轉力經由風葉頭48X和風葉輪轂48Y傳遞到艙部46內。

作用等

圖4是表示在內腔中沒有發電風車的狀態下，安裝在車輛上的輪胎轉動時的氣流狀態的側視截面圖。在該圖中，符號10a表示充氣輪胎10的內表面，符號20a表示輪轂表面，符號30表示內腔，符號RS表示路面。該圖所示的多個箭頭的朝向表示氣體的行進方向，其大小表示氣流速度的大小。如該圖所示，在內腔30中，氣流在輪胎周向上各處都形成層流，越靠近輪胎徑向外側氣體受到的離心力越大，因此氣流的速度越大。

基于上述見解，在本實施方式的發電系統2中，由充氣輪胎10和輪轂20劃分形成的內腔30中，在充氣輪胎10和輪轂20中的至少一方安裝有至少一臺發電風車40。此外，輪胎轉動時的內腔30的氣體壓力遠高于外部氣壓，因此存在于內腔30中的氣體的密度相當高。

因此，在本實施方式的發電系統2中，由于是在高密度氣體以層流狀態移動的狀態下來設置發電風車40，所以在發電風車40與氣體進行相對運動的情況下，高密度的層流狀態的氣體與風葉部48碰撞，能夠使艙部46的旋轉軸46a高效率地旋轉，因此能夠高效率地獲得電力。

如上所述，本實施方式的發電系統2是將用于獲得電力的發電風車40的安裝位置設在內腔30來加以改良的。其結果，根據本發明涉及的發電系統2，基于上述理由，能夠高效率地將風力轉換成電力。

另外，以上所示的本實施方式涉及的發電系統2是通過在所指定的充氣輪胎10與所指定的規定輪轂(規定輪輞)20組合的階段，將發電風車40安裝于充氣輪胎10的內表面10a和輪轂表面20a中的至少一方而得到的。制造本實施方式的發電系統2時，特別是在安裝上述發電風車40時，關鍵是合適地設定圖2、圖3所示的發電風車40的塔架部44的長度，以使發電風車40能夠不與內表面10a和輪轂表面20a發生干擾地設置在內腔30中。

附加方式

接著，說明能夠對本發明涉及的發電系統的上述基本方式任意選擇性實施的附加方式1～7。

附加方式1

圖5是表示在圖4所示的情況下車輛(充氣輪胎：以下也稱為輪胎)按通常的行駛步驟行駛(即加速行駛、勻速行駛和減速行駛)時，輪胎轉速與存在于內腔中的氣體的轉速之間隨時間變化的關系的圖表。

如圖5所示，當輪胎加速時，與輪胎相比氣體產生更大的慣性力。因此，氣體轉速的上升比輪胎轉速的上升緩慢。其次，當輪胎勻速時，輪胎產生的慣性力和氣體產生的慣性力之間不存在差值。因此，氣體的轉速與輪胎轉速逐漸接近，最終與輪胎轉速大致相同。最后，當輪胎減速時，與輪胎加速時一樣，與輪胎相比氣體產生更大的慣性力。因此，氣體轉速的下降比輪胎轉速的下降緩慢。

鑒于上述情況，如圖5所示那樣，在輪胎轉動第一階段(輪胎加速時和輪胎勻速時的初期)，輪胎轉速與氣體轉速之間產生差值。此外，在輪胎轉動第二階段(從輪胎勻速時的中期至輪胎減速時的初期)，輪胎轉速與氣體轉速之間幾乎不產生差值。進而，在輪胎轉動第三階段(輪胎減速時的中期以后)，輪胎轉速與氣體轉速之間產生差值。

基于以上見解，在基本方式中，能夠將上述發電風車40固定于上述充氣輪胎10和上述輪轂20中的至少一方(附加方式1)。發電風車40的固定能夠使用普通的結合件(粘扣帶、紐扣、束帶等)來進行。

在本實施方式中，發電風車40固定于充氣輪胎10和輪轂20中的至少一方，因此與充氣輪胎10進行相同的旋轉動作。所以，在本實施方式中，在圖5所示的輪胎轉動第一階段和輪胎轉動第三階段，能夠認為發電風車40(輪胎10)的轉速與氣體轉速相差足夠大，換言之，即發電風車40相對于氣體進行相對運動，因此能夠特別高效率地發電。

特別是，在將發電風車40固定于輪轂20的情況下，發電風車40不容易受到輪胎轉動時的振動的影響，因此振動難以傳遞到發電風車40，而發電風車40不容易發生故障，從而能夠提高發電風車40的耐久性。而在將發電風車40固定于充氣輪胎10的情況下，與輪轂20一側相比，充氣輪胎10的內表面10a處氣體的流動速度更大，因此能夠獲得較大的發電量。

附加方式2

在基本方式上附加了附加方式1而得到的方式中，能夠將上述發電風車40安裝在上述輪轂20上，并且使其相對于與輪胎旋轉軸(未圖示)平行的直線能夠旋轉(附加方式2)。輪胎旋轉軸是指輪胎旋轉時的中心。

這里，作為使安裝于輪轂的發電風車40相對于與輪胎旋轉軸平行的直線能夠旋轉的結構，例如有如圖6所示的結構：在固定于輪轂表面20a的支承部S和經由轉動軸部AT與支承部S連接的塔架部44之間配置有彈性部件(例如彈簧)50，使塔架部44相對于支承部S能夠轉動。轉動軸部AT沿著與輪胎旋轉軸平行的直線設置。即，圖6是表示安裝于輪轂的發電風車伴隨輪胎旋轉而產生的動作的側視圖。在該圖中，(a)表示沒有離心力作用于輪胎的狀態，(b)表示離心力作用于輪胎的狀態。

另外，在本實施方式中，彈性部件50不是必需的結構部件，但是在使用彈性部件50的情況下，能夠使發電風車40的旋轉緩慢地進行，從而能夠提高發電風車40的耐久性。

如圖6的(a)所示，在沒有離心力作用于輪胎的狀態、即輪胎的靜止狀態下，發電風車40橫置于輪轂表面20a。而如圖6的(b)所示，在離心力作用于輪胎的狀態、例如輪胎加速行駛的狀態下，發電風車40相對于輪轂表面20a立起，成為與氣體的流動相向的發電狀態。而且，在使發電風車40保持上述立起狀態的方向上受風的情況下，能夠使發電狀態持續。

本實施方式中，特別是將充氣輪胎10組裝于輪轂20時，不使發電風車40立起而是將其放倒，因此不妨礙組裝，能夠良好地進行該組裝，從而能夠實現優異的輪輞組裝的作業性。另外，彈性部件50例如是在拉伸方向上具有彈力的拉伸彈簧，其牽引力設定得比上述離心力小，如圖6的(a)所示那樣在沒有離心力作用于輪胎的狀態(輪胎的靜止狀態)下，向使發電風車40橫置于輪轂表面20a的方向牽引，如圖6的(b)所示那樣在離心力作用于輪胎的狀態(輪胎加速行駛的狀態)下，離心力超過牽引力而使發電風車40相對于輪轂表面20a立起。因此，僅在產生離心力時發電風車40才立起，在其他狀態下則不會產生妨礙，在立起時旋轉因彈性部件50而變得緩慢。

附加方式3

在基本方式中，優選上述發電風車40相對于上述充氣輪胎10或上述輪轂20能夠滑動(附加方式3)。

這里，作為使發電風車40相對于充氣輪胎10或輪轂20能夠滑動的結構，例如有如圖7所示的結構：在充氣輪胎10的內表面10a安裝沿輪胎周向延伸的兩個軌道60a、60b，在該軌道60a、60b之間配置發電風車40并使其滑動。即，圖7是表示在安裝于輪胎10的內表面10a的軌道60a、60b之間配置發電風車40，并使發電風車40能夠在輪胎周向上滑動的發電系統4的透視立體圖。另外，圖中雖然沒有明確示出，但也可以是軌道60a、60b以沿輪胎周向延伸的方式安裝于輪轂表面20a，并且相對于該軌道60a、60b以在輪胎周向上能夠滑動的方式來配置發電風車40。

在充氣輪胎10的內表面10a上或者在輪轂表面20a上固定軌道60a、60b例如能夠通過下述方式進行：將(未圖示)拆裝式粘扣帶的一個部件(刺毛(hook)狀部件)的背面固定于充氣輪胎10的內表面10a(輪轂表面20a)，并且在該粘扣帶的另一個部件(圓毛(loop)狀部件)的背面安裝軌道60，再將上述兩個部件結合。

軌道60a、60b能夠由金屬、橡膠和樹脂中的至少一種形成。特別是，在將軌道60a、60b固定于充氣輪胎10的內表面10a并且由橡膠或樹脂形成軌道60a、60b的情況下，能夠將軌道60a、60b硫化粘接于充氣輪胎10的內表面10a。

在本實施方式中，發電風車40相對于充氣輪胎10和輪轂20中的至少一方能夠在輪胎周向上滑動，因此不將發電風車40固定于軌道60a、60b而是使其自由滑動時，發電風車40進行與充氣輪胎10不同的旋轉動作，不會受到輪胎的轉動狀態的支配，而是受到重力的影響，于是總是位于最接近地面的位置。

因此，在本實施方式中，只要氣體具有轉速，就能夠進行發電，因此在圖5所示的從輪胎轉動第一階段至輪胎轉動第三階段的全部時間段內都能夠高效率地進行發電。

附加方式4

在基本方式以及對基本方式附加了附加方式1等而得到的方式中，優選上述發電風車40的輪胎徑向尺寸為輪胎截面高度的15％以上75％以下(附加方式4)。另外，本實施方式中的發電風車40的輪胎徑向尺寸是指，在發電風車40安裝于輪轂20的輪轂表面20a上的情況下從輪轂表面20a經由塔架部44沿著輪胎徑向立起而承受內腔30內的風的狀態下的尺寸。此外，發電風車40的輪胎徑向尺寸也還指，在發電風車40安裝于充氣輪胎10的內表面10a的情況下從內表面10a經由塔架部44沿著輪胎徑向立起而承受內腔30內的風的狀態下的尺寸。此外，輪胎截面高度是指，在將充氣輪胎10組裝于規定輪輞并且充氣至規定內壓的無負載狀態時的輪胎外徑與輪輞直徑之間的差值的1/2。

通過將上述發電風車40的輪胎徑向尺寸設定為輪胎截面高度的15％以上，能夠充分確保圖2所示的葉片48a、48b、48c的表面積，從而能夠進一步提高發電効率。此外，通過將上述尺寸設定為輪胎截面高度的75％以下，即使在輪胎轉動時輪胎發生變形的情況下，也能夠防止安裝于充氣輪胎10側(輪轂20側)的發電風車40與輪轂20(充氣輪胎10)的表面接觸，從而提高發電風車40的耐久性。另外，優選風葉部48的輪胎徑向尺寸(外形的徑向尺寸)為發電風車40的輪胎徑向尺寸的75％以上95％以下。通過將風葉部48的輪胎徑向尺寸設定為發電風車40的輪胎徑向尺寸的75％以上95％以下，能夠充分確保圖2所示的葉片48a、48b、48c的表面積，從而能夠進一步提高發電効率。

附加方式5

在基本方式以及對基本方式附加了附加方式1等而得到的方式中，優選具有二次電池，其用于存儲通過上述發電風車40獲得的電力(附加方式5)。這里，二次電池是指，通過進行充電來儲電從而能夠作為電池使用并且能夠反復使用的電池。

圖8是表示從圖2所示的發電風車40獲取的電力的多種供給類型的立體圖。在該圖中，發電風車40使由艙部46的發電機46c產生的電力穿過中空的塔架部44內供給到發電風車40的外部。而且，在該圖中，(a)是從發電風車40經由電線70a向內腔30的外部直接供給電力的類型，例如能夠用于向車輛主體(未圖示)供電的情況。此外，(b)是從發電風車40經由電線70a將電暫時存儲在二次電池80中之后經由電線70b向外部供給電力的類型，能夠用于與(a)所示的類型相同的用途。(c)是從發電風車40經由電線70a向本系統內的各種傳感器90直接供給電力的類型，例如能夠用于向設置在本系統內的氣壓傳感器的發送器電路供電的情況。此外，(d)是從發電風車40經由電線70a將電暫時存儲在二次電池80中之后經由電線70b向本系統內的各種傳感器90供給電力的類型，能夠用于與(c)所示的類型相同的用途。

本實施方式相當于圖8中的(b)、(d)的類型。這樣，由于具有用于存儲通過發電風車40而獲得的電力的二次電池，即使在不進行發電的時間段內也能夠向本發電系統2(內腔30)的內部或外部供給電力。另外，向本發電系統2的內部供給電力是指，向各種傳感器90供給電力，例如如果在艙部46內設置有用于監視發電(旋轉軸46a的旋轉)狀態的傳感器，則也可以向其供給電力。

附加方式6

在基本方式以及對基本方式附加了附加方式1等而得到的方式中，優選上述輪轂20的輪輻具有中空區域，電線從上述發電風車40經由上述中空區域延伸至發電系統的外部(附加方式6)。

圖9是表示在輪轂的中空區域內配置有電線的類型的發電系統的示例的輪胎子午截面圖。在該圖中，符號6表示發電系統，符號10表示充氣輪胎，符號20表示輪轂，符號20b表示在輪轂20的輪輻中形成的中空區域，符號20c表示用于保持中空區域20b的氣密性的壓力隔板，符號40表示發電風車，符號70a、70b表示電線，以及符號80表示二次電池。

圖9所示的示例是圖8的(b)所示的電力供給類型的一個示例。如圖9所示，通過使電線70b從發電風車40經由輪轂20的輪輻的中空區域20b延伸至發電系統6的外部，能夠向電動車輛、混合動力車、搭載有電力再生系統的車輛的蓄電池供給電力。

另外，作為用于向車輛的蓄電池供給電力的具體結構，例如有下述結構：通過在軸轂安裝部20d設置滑環等機構，使電線70b從內腔30依次穿過輪轂20的輪輻的中空區域20b及車軸內而延伸至車輛的蓄電池，該軸轂安裝部20d經由輪輻與輪轂20連結，并且安裝于車軸側的軸轂(hub)上(未圖示)。即，電線70b從發電風車40到達軸轂安裝部20d再延伸至發電系統2的外部，由此能夠經由軸轂安裝部20d向車輛供電，能夠實現車輛的節能化。另外，在經由軸轂安裝部20d向車輛供電的情況下，可以采用使電線70b經由輪轂20的輪輻的中空區域20b延伸至發電風車40的外部的結構，但是也可以使電線70b不經由輪輻的中空區域20b而延伸至軸轂安裝部20d。

附加方式7

在基本方式以及對基本方式附加了附加方式1等而得到的方式中，優選上述發電風車40包括：風葉部，形成在上述風葉部周圍的筒狀主體，以及形成在上述筒狀主體的一側邊緣部的凸緣(附加方式7)。

圖10－1是表示圖2所示的發電風車40的變形例的立體圖。圖10－2是圖10－1所示的發電風車40的側視截面圖。在該圖中，符號100表示發電風車，符號102表示基部，符號104表示塔架部，符號106表示艙部，符號108表示風葉部。

此外，在圖10－1和圖10－2所示的發電風車100中，四根支柱110以艙部106為中心呈放射狀地延伸。此外，支柱110的放射方向外側與筒狀主體112連結，筒狀主體112以覆蓋風葉部108的周圍的方式配置。而且，在筒狀主體112的一側的開口邊緣部形成有板狀的凸緣114，該凸緣114向筒狀主體112的外側延伸。

這樣，通過使發電風車100包括筒狀主體112和凸緣114，如圖10－2所示那樣，當氣體從沒有形成凸緣114的一側的另一個開口流向形成有凸緣114的一個開口時，在一個開口側，氣體在筒狀主體112的外側與凸緣114碰撞，由此在凸緣114的下游側因產生渦旋而變成低壓，因此在筒狀主體112的內側產生要將氣體從另一個開口朝向一個開口吸入的作用。即，能夠使筒狀主體112的形成有凸緣114的一側的一個開口邊緣部附近(凸緣附近)的氣壓低于沒有形成凸緣114的一側的另一個開口邊緣部附近(非凸緣附近)的氣壓。由此，產生從處于相對高壓狀態的非凸緣附近流向處于相對低壓狀態的凸緣附近的氣流，能夠使氣體的轉速(氣體的速度)在發電風車100附近局部地增大。因此，根據本實施方式，高速度氣體作用于發電風車100，能夠使發電風車100與氣體之間產生更劇烈的相對運動，因此能夠提高艙部106的旋轉軸的轉速，使發電機的發電量增加，從而進一步高效率地獲得電力。

另外，關于圖10－2所示的筒狀主體112，在使凸緣附近的開口的內徑大于非凸緣附近的開口的內徑并在其間設置傾斜部112a的情況下，氣體從小徑側向大徑側穿過，由此能夠進一步使氣體與凸緣114碰撞，并且能夠在凸緣114附近獲得較大的低壓區域，從而能夠進一步使氣體的轉速(氣體的速度)在發電風車100附近局部地增大。因此，能夠使發電風車100與氣體之間產生非常大的相對運動，從而能夠提高艙部106的旋轉軸的轉速，進一步使發電機的發電量增加，因此能夠極為高效地獲得電力。

其他附加方式

接下來，例舉的示例是對本發明涉及的發電系統的上述基本方式等能夠任意選擇性實施的其他優選附加方式。

發電風車的種類

在本發明中，發電風車不局限于圖2所示的類型或圖10所示的種類。圖11是表示能夠適用于本發明的發電系統的發電風車的外觀的立體圖。在該圖中，(a)是圖2所示的螺旋槳型的變形例，是相對于圖2所示的示例，使艙部46相對于塔架部44能夠在水平面內旋轉，并且在艙部46的與風葉部48相反的一側安裝有垂直尾葉Vf的示例。在圖11(a)所示的示例中，在垂直尾葉Vf受到橫風的情況下，艙部46、風葉部48左右搖擺，因此能夠高效率地使風葉部48向直接受到氣流的方向轉向，從而能夠進一步高效率地獲得電力。

此外，作為能夠適用于本發明的發電系統的其他發電風車，例如有圖11的(b)的多葉型、圖11的(c)的槳型、圖11的(d)的桶型(薩沃紐斯型)、圖11的(e)的達里厄型、以及圖11的(f)的垂直軸H型(gyro-mill型)的發電風車。在輪胎轉動時，輪胎徑向外側的離心力也作用于發電風車風葉的旋轉軸，上述各種發電風車中的圖11的(c)～圖11的(f)所示的發電風車，其風葉的旋轉軸的延伸方向與上述離心力的作用方向一致。因此，不會因為輪胎轉動而產生的朝向輪胎徑向側的離心力而風葉的旋轉軸的旋轉方向偏離所期望的方向，所以能夠實現發電風車的高度耐久性。

另外，如圖11的(a)、(b)所示，在風葉的旋轉軸的延伸方向與輪胎徑向垂直的示例中，不僅包括從輪胎徑向外側觀察的風葉的形狀與從輪胎徑向內側觀察的風葉的形狀不相同的示例，還包括二者相同的情況。關于前者，僅在風葉從輪胎周向一側受風時才旋轉，關于后者，無論風葉從輪胎周向各側的哪個方向受風時都向某個方向旋轉。而如圖11的(c)～圖11的(f)所示，在風葉的旋轉軸的延伸方向與輪胎徑向平行的示例中，不管風葉的形狀如何，無論風葉從輪胎周向各側的哪個方向受風時都向某個方向旋轉。

發電風車的風葉部所包含的葉片的數量

在本發明中，發電風車的風葉部所包含的葉片的數量不局限于圖2、圖10和圖11所示的數量，優選為兩個以上二十個以下。通過將該葉片的數量設為兩個以上，能夠使風葉部具有良好的旋轉平衡，能夠提高圖3所示的相當于風葉部48的軸的風葉頭48X和風葉輪轂48Y的耐久性。此外，通過將該葉片的數量設為二十個以下，來抑制風葉部整體承受的風壓變得過高，避免上述風葉頭48X和風葉輪轂48Y受力過度，從而能夠提高這些結構要素48X、48Y的耐久性。

另外，通過將發電風車的風葉部所包含的葉片的數量設為三個以上十個以下，能夠得到更高的上述各種効果。

發電風車的風葉部的受風面積

在本發明中，優選在將充氣輪胎組裝于規定輪輞并施加規定內壓的無負載狀態下的輪胎子午截面視圖中，發電風車的風葉部的受風面積為內腔面積(內腔30的截面積)的1％以上35％以下。這里，風葉部的受風面積是指，將風葉部旋轉時所描畫的最大圓投影到輪胎子午截面上的圖形的面積。

通過將風葉部的受風面積設為內腔面積的1％以上，能夠高效率地將風力轉換為電力而能夠實現足夠高的發電効率。此外，通過將風葉部的受風面積設為內腔面積的35％以下，不會使發電系統的重量過大，從而能夠實現較高的發電効率。

發電風車在輪胎周向上的配置方式

在本發明中，發電風車在輪胎周向上的配置方式不局限于圖1所示的類型。圖12是表示能夠適用于本發明的發電系統的發電風車在輪胎周向上的配置方式的側視截面圖，在該圖中，(a)和(b)是將發電風車安裝于輪轂的示例，(c)、(d)和(e)是將發電風車安裝于充氣輪胎的示例，(f)是將發電風車安裝于輪轂和充氣輪胎兩方的示例。另外，在圖12中，符號10表示充氣輪胎，符號20表示輪轂，符號30表示內腔，以及符號40表示發電風車。

在這些示例中，特別是圖12的(a)、圖12的(b)、圖12的(d)和圖12的(e)所示的示例，在輪胎徑向相同的位置上，沿輪胎周向均等地配置有發電風車40，因此能夠實現與均勻性相關的優異性能故優選。另外，在發電系統內還配置二次電池及氣壓傳感器的發送器電路的情況下，在發電風車與該電池及電路的組合中，優選盡可能減小本發電系統在輪胎周向上的重量差的配置。

此外，在將配置在一個發電系統中的發電風車的數量設為8臺以下的情況下，當輪胎旋轉時能夠使氣流充分地形成層流狀態，因此能夠高效率地獲得電力。而且，在將該發電風車的數量設為8臺以下的情況下，能夠抑制發電系統本身的重量增加，從而能夠實現與滾動阻力相關的優異性能。

發電風車在輪胎寬度方向上的配置方式

在本發明中，發電風車在輪胎寬度方向上的配置方式不局限于圖7或圖9所示的類型。圖13是表示能夠適用于本發明的發電系統的發電風車在輪胎寬度方向上的配置方式的側視截面圖。另外，在圖13中，符號10表示充氣輪胎，符號20表示輪轂，符號30表示內腔，符號40表示發電風車，以及符號H表示分隔部件。

圖13的(a)是在輪轂上配置有一臺發電風車的示例，在抑制發電系統的重量從而發揮與滾動阻力相關的優異性能的方面來說，是最優選的示例。

而圖13的(b)是在輪轂上配置有多臺發電風車的示例，在輪胎寬度方向上相鄰的各發電風車40分別配置在由筒狀的分隔部件H劃分形成的空間內。由此，能夠將由相鄰的發電風車40、40產生的各氣流之間的干擾抑制到最小限度，在輪胎周向整體上使氣流接近于層流，從而能夠高效率地獲得電力。

實施例

實施例組1

實施例組1涉及將發電風車固定于輪轂的類型的多個實施例。

設輪胎尺寸為215/60R16，并且設輪輞尺寸為16×6.5j，進一步設胎壓為230kPa，來制作滿足下述表1所示的各條件的實施例1～實施例7的發電系統。

與此相對，使輪胎尺寸、輪輞尺寸和胎壓與上述各實施例相同地，來制作專利文獻1中公開的車輛用照明裝置，將其作為現有例的發電系統。

將這樣制作出的實施例1～實施例7及現有例的各發電系統安裝于轉鼓試驗機，在用8秒加速到60km/h之后，以該速度進行30秒鐘的勻速行駛，再用8秒減速停止，測量其間所獲得的電量。然后，基于該測量結果進行以現有例為基準(100)的指數評價。該評價的指數越大，表示所獲得的電量越大。表1中示出其結果。

表1

根據表1可知，就發電風車固定于輪轂的類型而言，屬于本發明的技術范圍(對用于獲得電力的發電風車的安裝位置實施改良)內的實施例1～實施例7的發電系統，其任意一個與不屬于本發明的技術范圍內的現有例的發電系統相比，都能夠高效率地將風力轉換成電力。

實施例組2

實施例組2涉及發電風車能夠相對于輪轂滑動的類型的多個實施例。

設輪胎尺寸為215/60R16，并且設輪輞尺寸為16×6.5j，進一步設胎壓為230kPa，來制作滿足下述表2所示的各條件的實施例8～實施例12的發電系統。

與此相對，使輪胎尺寸、輪輞尺寸和胎壓與上述各實施例相同地，來制作專利文獻1中公開的車輛用照明裝置，將其作為現有例的發電系統。

將這樣制作出的實施例8～實施例12以及現有例的各發電系統安裝于轉鼓試驗機，在用8秒加速到60km/h之后，以該速度進行30秒鐘的勻速行駛，再用8秒減速停止，測量其間所獲得的電量。然后，基于該測量結果進行以現有例為基準(100)的指數評價。該評價的指數越大，表示所獲得的電量越多。表2中示出其結果。

表2

根據表2可知，就發電風車能夠相對于輪轂滑動的類型而言，屬于本發明的技術范圍(對用于獲得電力的發電風車的安裝位置實施改良)內的實施例8～實施例12的發電系統，其任意一個與不屬于本發明的技術范圍內的現有例的發電系統相比，都能夠高效率地將風力轉換成電力。