発電装置及び複合発電装置

【考案の名称】発電装置及び複合発電装置
【実用新案権者】
【識別番号】710006921
【氏名又は名称】川上保衛
【住所又は居所】東京都府中市武蔵台１丁目３０番地の５
【代理人】
【識別番号】100142136
【弁理士】
【氏名又は名称】深澤潔
【考案者】
【氏名】川上保衛
【住所又は居所】東京都府中市武蔵台１丁目３０番地の５
【要約】
【課題】自然エネルギーを利用しつつ、設置場所が限定されず、設置場所の利用制限も少ない状態で発電可能な発電装置及び複合発電装置を提供すること。
【解決手段】発電装置１０は、自然風Ｗが導入される開口部１１Ａが配された円環状の通路１１と、通路１１内を自然風Ｗによって流動して生じる摩擦によって正負それぞれに帯電する複数の第一部材１２及び第二部材１３と、を備え、第一部材１２及び第二部材１３にそれぞれ生じた電荷を回収して発電する。
【選択図】図２

【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
自然風が導入される開口部が配された円環状の通路と、
該通路内を前記自然風によって流動して生じる摩擦によって正負それぞれに帯電する複数の第一部材及び第二部材と、
を備え、
前記第一部材及び前記第二部材にそれぞれ生じた電荷を回収して発電する発電装置。
【請求項２】
帯電した前記第一部材及び前記第二部材の前記電荷を回収する集電部を備える請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記開口部に配された自然風の導入部と、
該導入部の先端近傍に配されて前記自然風を前記導入部に誘導するガイド部と、
を備える請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記通路が、
前記通路の外壁面の少なくとも一部を形成する第一ｎ型半導体層と、前記通路の内壁面の少なくとも一部を形成する第一ｐ型半導体層と、を有する第一壁部と、
前記通路の外壁面の少なくとも一部を形成する第二ｐ型半導体層と、前記通路の内壁面の少なくとも一部を形成する第二ｎ型半導体層と、を有する第二壁部と、
を備え、
前記通路の中心軸線方向に伸びて前記自然風を排出可能な隙間を有して前記第一壁部及び前記第二壁部が互いに対向して配される請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
上下方向に配された複数の請求項１から４の何れかに記載の発電装置と、
該発電装置の上方に配された太陽光発電装置と、
を備える複合発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、発電装置及び複合発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーを利用した発電装置として、自然風の力によって回転するプロペラの回転力を利用して発電するプロペラ式風力発電装置（例えば、特許文献１参照。）や、ｐｎ接合された半導体パネルに太陽光を照射することによって生じる光起電力を利用した太陽光発電装置（例えば、特許文献２参照。）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０２１－１７２２１１号公報
【特許文献１】特開２０２３－０３５８１１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プロペラ式風力発電装置の場合、一定の風力を要することから設置可能な場所が限定され、洋上に設置しなければならない場合もある。また、太陽光発電の場合、集光のために所定の大きさの太陽光パネルが必要になる。また、巨大化又は大面積化した太陽光パネルを常設する場合には、当該パネルの下側や裏側には日光が届かず他の用途利用が困難になる。
【０００５】
本考案は上記事情に鑑みて成されたものであり、自然エネルギーを利用しつつ、設置場所が限定されず、設置場所の利用制限も少ない状態で発電可能な発電装置及び複合発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本考案に係る発電装置は、自然風が導入される開口部が配された円環状の通路と、該通路内を前記自然風によって流動して生じる摩擦によって正負それぞれに帯電する複数の第一部材及び第二部材と、を備え、前記第一部材及び前記第二部材にそれぞれ生じた電荷を回収して発電する。
【０００７】
また、本考案に係る発電装置は、帯電した前記第一部材及び前記第二部材の前記電荷を回収する集電部を備える。
【０００８】
また、本考案に係る発電装置は、前記開口部に配された自然風の導入部と、該導入部の先端近傍に配されて前記自然風を前記導入部に誘導するガイド部と、を備える。
【０００９】
また、本考案に係る発電装置は、前記通路が、前記通路の外壁面の少なくとも一部を形成する第一ｎ型半導体層と、前記通路の内壁面の少なくとも一部を形成する第一ｐ型半導体層と、を有する第一壁部と、前記通路の外壁面の少なくとも一部を形成する第二ｐ型半導体層と、前記通路の内壁面の少なくとも一部を形成する第二ｎ型半導体層と、を有する第二壁部と、を備え、前記通路の中心軸線方向に伸びて前記自然風を排出可能な隙間を有して前記第一壁部及び前記第二壁部が互いに対向して配される。
【００１０】
また、本考案に係る複合発電装置は、本考案に係る発電装置と、該発電装置の上方に配された太陽光発電装置と、を備える。
【考案の効果】
【００１１】
本考案によれば、自然エネルギーを利用しつつ、設置場所が限定されず、設置場所の利用制限も少ない状態で発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案の一実施形態に係る複合発電装置を示す概念図である。
【図２】本考案の一実施形態に係る発電装置の通路を示す概念図である。
【図３】本考案の一実施形態に係る複合発電装置の設置状態を示す概念図である。
【図４】第一部材及び第二部材が通路内に配された状態を示す図１のＩ－Ｉ断面図である。
【図５】摩擦によって帯電した第一部材及び第二部材が通路の第一壁部及び第二壁部に誘導される状態を示す図１のＩ－Ｉ断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
本考案に係る一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る複合発電装置１は、上下方向に配された複数の発電装置１０と、これら発電装置１０の上方に配された太陽光発電装置３０と、を備える。
【００１４】
各発電装置１０は、自然風Ｗが導入される開口部１１Ａが互いに離間して複数配された円環状の通路１１と、通路１１内を自然風Ｗによって流動して生じる摩擦によって正負それぞれに帯電する複数の第一部材１２及び第二部材１３と、帯電した第一部材１２及び第二部材１３の電荷を回収する集電部１５を備える。
【００１５】
通路１１は、上側の壁面を形成するよう湾曲された、例えばアモルファスシリコンフィルムからなる第一壁部１６と、下側の壁面を形成するよう湾曲された、例えばアモルファスシリコンフィルムからなる第二壁部１７と、各開口部１１Ａに配された自然風の導入部１８と、導入部１８の先端近傍に配されて自然風Ｗを導入部１８に誘導するガイド部２０と、を備える。そして、通路１１の中心軸線Ｃ１方向に伸びて自然風Ｗを排出可能かつ第一部材１２及び第二部材１３は排出不可能な隙間ＳＰを有して第一壁部１６及び第二壁部１７が互いに対向して配されている。
【００１６】
第一壁部１６は、内外両面に配された第一電極部１６Ａ，１６Ｂと、外面側に配された第一ｎ型半導体層１６Ｃと、内面側に配された第一ｐ型半導体層１６Ｄと、を備える。第一ｎ型半導体層１６Ｃ及び第一ｐ型半導体層１６Ｄの接続部分には第一接続面１６Ｅが配される。第二壁部１７は、内外両面に配された第二電極部１７Ａ，１７Ｂと、外面側に配された第二ｐ型半導体層１７Ｃと、内面側に配された第二ｎ型半導体層１７Ｄと、を備える。第二ｐ型半導体層１７Ｃ及び第二ｎ型半導体層１７Ｄの接続部分には第二接続面１７Ｅが配される。
【００１７】
導入部１８は管状に形成されるとともに、通路１１から離間するにつれて拡径されている。また、導入された自然風Ｗが通路１１内を一方向に流れるように取付方向が調整されている。ガイド部２０は、導入部１８の先端近傍に配されて、異なる方向から吹く自然風を導入部１８に誘導可能に互いに異なる角度に傾斜して設置された複数の誘導板２１を備えている。開口部１１Ａは、例えば、円周方向に１２０度ずつ配されている。
【００１８】
第一部材１２及び第二部材１３は、軽量かつ帯電性の高い形状及び材質である必要がある。本実施形態では、第一部材１２は、例えば中空球状に形成されるとともに、第二部材１３よりも軽量化されたアルミニウム合金からなり、第二部材１３は、例えば中空球状に形成されるとともに、第一部材１２よりも大径なポリ塩化ビニルからなる。
【００１９】
開口部１１Ａは、通路１１の中心Ｃに対して略１２０度ずつ互いに離間した３か所に配されている。導入部１８は、通路１１から離間する方向に漸次拡径された円環状に形成され、通路１１内の風の流れが同一方向の流れとなるように通路１１の中心軸線Ｃ１に対して同一角度に傾斜して配されている。
【００２０】
集電部１５は、第一壁部１６の第一電極部１６Ａ，１６Ｂと接続された第一配線部２２と、第二壁部１７の第二電極部１７Ａ，１７Ｂと接続された第二配線部２３と、太陽光発電装置３０と接続された第三配線部２５と、これらと接続された蓄電部２６と、を備える。
【００２１】
太陽光発電装置３０は、例えば六角形状の周知の太陽光パネル３１を備えて複数の発電装置１０のさらに上方に配されている。
【００２２】
次に本実施形態に係る発電装置１０及び複合発電装置１の作用効果について説明する。
まず、複数の複合発電装置１を棚ＳＨに吊るす。
【００２３】
この状態で所定の方向から或いは様々な方向からの自然風Ｗがガイド部２０に当たり導入部１８から通路１１内に取り込まれると、通路１１内に一方向の流れが生じる。この際、第一部材１２と第二部材１３との質量が異なることから、通路１１内における両者の移動速度が異なってくる。そのため、通路１１内の第一部材１２及び第二部材１３が互いにぶつかり合いながら風向き方向に移動する。このとき、摩擦電気が発生して第一部材１２の表面が正に、第二部材１３の表面が負に帯電する。ここで、第一部材１２のほうが第二部材１３よりも軽量であることから、雷雲内での現象と同様に第一部材１２が相対的に通路１１内を上側に、第二部材１３が相対的に通路１１内を下側へと移動する。
【００２４】
一方、太陽光が通路１１の外面に照射されることから、通路１１の上側の第一壁部１６では外面側の第一ｎ型半導体層１６Ｃが負、内面側の第一ｐ型半導体層１６Ｄが正に帯電する。また、通路１１の下側の第二壁部１７では外面側に配された第二ｐ型半導体層１７Ｃが負、内面側に配された第二ｎ型半導体層１７Ｄが正に帯電する。この際、正に帯電した第一部材１２と第一ｐ型半導体層１６Ｄとの正電荷との誘電作用により、第一部材１２における光起電力のみならず、第一部材１２の摩擦電気も加えた電気が第一配線部２２を通して蓄電部２６に回収される。
【００２５】
また、負に帯電した第二部材１３と第二ｎ型半導体層１７Ｄの負電荷との誘電作用により、第二部材１３における光起電力のみならず、第二部材１３の摩擦電気も加えた電気が、第二配線部２３を通して蓄電部２６に回収される。
【００２６】
そして、太陽光発電装置３０の太陽光パネル３１において光起電力によって発電された電気は第三配線部２５を通じて蓄電部２６に回収される。
【００２７】
この複合発電装置１によれば、太陽光によって通路１１の第一壁部１６及び第二壁部１７に生じる電子と正孔だけでなく、摩擦電気によって生じた電荷も集電した発電が可能になる。この際、導入する自然風Ｗの強さによらず風が吹き続ける限り、第一部材１２と第二部材１３との間で摩擦電気を連続的に発生させることができる。
【００２８】
また、第一壁部１６及び第二壁部１７を構成するアモルファスシリコンフィルムがパネルのような平面状ではなく円環状に形成されているので、太陽が移動しても太陽光の入射角度の変化を抑えて受光量を高めることができる。そして、通路１１の上側の第一壁部１６みならず、下側の第二壁部１７も発電することができる。
【００２９】
さらに、通路１１に自然風を導入する際、導入部１８の伸びる方向と異なる風向きの風であってもガイド部２０によって風向きを変えて導入部１８に誘導して通路１１内に取り込むことができ、風量を増大させることができる。
【００３０】
また、複合発電装置１は棚ＳＨに吊るされるので、複合発電装置１の直下の土地Ｌにも太陽光が注ぎ、自然風が吹き抜けることができる。そのため、土地Ｌを畑地等に利用することが可能になるだけでなく、夏場においては適度な日陰を形成でき、直射日光を和らげることができ、冬場においては寒風を緩和することができる。
【００３１】
なお、本考案の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、導入された自然風Ｗが通路１１内を一方向に流れるように導入部１８が通路１１に配されているとしているが、風の流れを一方向のみに限定する場合に限らない。また、通路１１が第一壁部１６及び第二壁部１７のみから形成されているとしているが、これに限らず、通路の一部が第一壁部１６及び第二壁部１７で形成されていても構わない。
【００３２】
また、第一部材１２及び第二部材１３の材質はそれぞれアルミニウム合金、ポリ塩化ビニルとしているがこれに限らない。例えば、帯電列を参照して帯電の大きさや摩擦係数から適宜選択してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１複合発電装置
１０発電装置
１１通路
１１Ａ開口部
１２第一部材
１３第二部材
１５集電部
１６第一壁部
１６Ｃ第一ｎ型半導体層
１６Ｄ第一ｐ型半導体層
１７第二壁部
１７Ｃ第二ｐ型半導体層
１７Ｄ第二ｎ型半導体層
１８導入部
２０ガイド部
ＳＰ隙間

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

ページtop へ