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エコ発電 製作構想 その1

最近、自作で車などのオルタネーターを風車や水車に接続して発電したいということをよく聞く。
賛否両論あるし、面白そうなので考えてみた。

必要な発電機はダイナモか? オルタネーターか?現在の車などはオルタネーターが主流で入手性とメンテを考え悩まずにオルタネーター。
まぁ、ダイナモが直流発電で、オルタネーターが交流発電だけど、車用などのオルタネーターはダイオードで整流されて出てくるので直流発電となる。
Alternator.jpg
昔は発電量をコントロールするレギュレータは機械接点式の別置型で、電圧が上がるとローターコイルへ行く線を抵抗入り経路に切り替え、そして電圧が低くなると元の経路に切り替えるということを繰り返しで発電量をコントロールしていた。(抵抗でローターコイルの電流が制限される。=>発電制限)

最近のオルタネータは無接点のICの制御回路が内蔵されていて、回路のトランジスターが切替を行い発電量を制御している。ヒューズの設置など色々と必要事項はあるが、基本的にバッテリーにB(プラス)E(マイナス)に繋ぎ、オルタネータが発電可能な回転に達すれば動作するということ。(IC回路がチャージランプのLとIGを管理している場合、抵抗を入れでジャンプする必要あり。)

ポイントとしては、発電にはオルタネーターのローターコイルとレギュレーター回路(機械式は除く)はバッテリー電源が必要ということ。(機器の仕様によって違うが12V仕様の場合で10V以上)

バッテリーの容量は本来取り付けられる車のバッテリーにすることで良いが、米国ではアフターマッケト用に色々なメーカーがオルタネータを販売しているので、同じ車種のものを探し出し、メーカーのサイトから容量や出力特性などの必要なデータも入手可能なようだ。
ただ、バッテリーの容量は電気の使用目的で考えて、発電不足を補うためには大きい方がいいし、安定した発電が得られるのであれば、あまり大きな容量は必要無いはず。

電線のサイズに関して、本来の車での使用ではオルタネータとバッテリーの距離は近いので電圧降下は無視できるが、風車や水車の構造を考えた場合最低2-3mの距離が必要で電圧降下を無視できない。
太い電線を使用するのが一番だが、意外と太い電線の入手が難しいことがあるので、対応策としてオリジナルの太さの配線を2本または3本束ねて使用する。

安全対策としてブレーカー、ヒューズ(またはヒュージブルリンク)を設置。 緊急時に電源の遮断を考えるとブレーカーばベスト。ACブレーカーを流用する手もある。

つづく。。。

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インチ・メトリック換算ソフト

先日、英文仕様書を日本語に訳していると、やっぱりインチ・データをミリに変換したりするのが、けっこう手間だった。最近のWindowsに付いてくる電卓は高性能で色々な単位の換算まで出来るけど、トルクがなかったり、5'6"(5feet 6 inch)のようにフィートとインチが合わさった表記や 5/8"なんかの分数の場合は面倒なことが多い。
そこで自分勝手に自分がよく使う単位を中心にシンプルな換算ソフトを作ってしまった。
当初はマイクロソフトの言語で作ったけれど、ランタイムの必要性やら、Netframeworkのインストールが必要だったり、使う側からすると面倒でコンピュータが変わるたびに、頭を悩ませる結果になってしまい、汎用性がないのでそれは没にした。
Kawanas00.png

気持ちも切り替えて、USBフラッシュに入れてシンプルで単独で動作するように、プログラムを作り直し余計な機能は削って実行ファイルを一つにした。取り合えず、WindowXPとWindow7で問題なく動いているし、USBメモリに入れても問題なく動く。
まだまだ、改善の余地はあるし、換算後は数値をロックして、ミスタイプだったり読み取りミスを無くように、自分の使い勝手で作ったのだけど、私と同じような人間もいるのではないかな?と思い、フリーで配布することにしたので、よかったら使ってください。

簡易型 単位換算ソフト



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小型風力発電機1

今回、扱うことになったSouthwest Windpower社製の小型風力発電機の詳細内容を勉強をかねて復習をしたいと思う。
発電機はもちろんオルタネータ。厳密にはAC交流発電機で整流してDC直流にしてるタイプ。車の発電機と同じで、ダイナモと違ってブラシがないので、保守がほとんどいらない。(今どきダイナモは無いか。)ただ、オルタネータはコイルに電圧をかけないと発電しないので、バッテリーは最低10V(12V使用の場合)の電圧が必要。10V以下で完全に電圧が落ちてしまったバッテリでは発電しないということ。

発電を制御するための電圧レギュレータが内臓で、車の場合は回った状態でローターコイルへの電気のオン/オフで発電をコントロールするが、タービンの場合は電圧が上がると減速・停止させ発電を抑え、機械的な磨耗も抑える方法を取っている。簡単に云うと電圧が上がると電磁ブレーキが働き、停止状態にしている。(風が強いとゆっくりと回転してしまうが。)
タービンは延々と稼動し続ける訳だから、必要ないときは回転を抑えて、ベアリングなどの駆動部品の消耗を抑えるシーケンスには納得。
強風の安全対策としても、同様なシーケンスが取られている。こちらは発電中に強風になった場合、減速・停止して30秒待って再起動。再起動後、風が収まっていなければ再び減速停止30秒間。 風が収まるまでこのシーケンスを繰り返す。

さて、ここでもう一つの状況を考える必要がある。タービンからバッテリーへの線を遮断したり、切り離したとき、風が吹けばタービンが空回りしてしまい、強風のときはガンガン回り、先の説明通り部品の磨耗を加速してしまう。
その対策として、外部にスイッチを付けてタービンのプラス側とマイナス側をショートすることで手動でブレーキのかかった状態にすることが出来る。もちろん、バッテリープラス側の線は遮断しておかないとショートしてしまうけれどね。

配線例はここで>

タービンには電圧レギュレータが内臓していて、工場出荷時にベストな電圧に設定されているが、必要に応じてボリュームで電圧を調整することも可能。設定電圧を上げることが発電量を増やすことではないので、過充電やバッテリーへのダメージを考える必要がる。 ただ、外部のレギュレータでタービンを制御したい場合、タービン本体のレギュレータは遮断できないので、設定電圧を最大にして模擬的にレギュレータなしとして使用する方法もある。

しかし、外部でタービンをコントロールする場合、バッテリーへの線を入/切する方法は 先に書いたように線が繋がっていないとき、タービンが風で空回りして部品が消耗するので、ダメである。

Air00_1.jpg


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小型風力発電機1

昨年来、家のインスペクターの資格を取ったり、商社としての仕事が忙しかったりして技術者としての仕事から離れていた。唯一 家のDVDレコーダのHDDが壊れて大切な動画が見られなくなったので、HDD基盤をebayで見つけて修理したぐらいだ。
そんな中、縁があってアメリカ製の小型風力発電機のディーラーとなった。ヨット用ではトップメーカーなので悪天候などの耐久性を考えると安心だ。出来るかぎり価格を抑えてお客に提供できるようにするには、直接通販で販売する方法を取る必要があり、そのためには、技術的バックグランドと判りやすい資料を作らなければユーザーに満足してもらえない。実際の製品と取説を検証し、疑問点をメーカーにぶっつけながら、勉強している近頃。

WindAir


最初に考えなければならないのが、ユーザーのアプリケーションを考える。

電力量のKWHと風速を見ただけでは、まったく話にならない。強い風速で高回転すれば、ワット数を大きくなるのはあたりまえ。風速10Mという台風並みの風速を表記しいてるメーカーもあるが、実用的ではない。
設置場所の平均的な風速を知り、その風速どの程度のワットを出せるか調べる必要があり。設置する高さと周辺の樹木や建物の影響で風量に違いが出て、小さな風量の変化でも発電量に大きく影響するということ。高い場所に設置すれば、それだけ風量は上がるが、その分 電線が長くなるので電圧が下がり損失が大きくなる。電線のコストもあがるということ。風力発電機が遠い場合、バッテリーの電圧が高い方が有利といえる。電線も細く出来る。

風量

ブレードが回転するので安全性についても十分に考慮する必要があり、簡単に手が届く場所に設置は出来ない。
製品の信頼性も重要となる。市場に中国製の類似品が出回っているようだが、信頼性という面ではどうだろうか?
同じ生産機械、材料、デザインが仮に同じであってもQC(品質管理)のレベルが高くなけらばよい製品は生まれないはず。
それから、設置予定場所の市町村や地方自治体の規則や規制がないか、事前にユーザーに確認してもらう必要もありそうだ。

今回、扱うことになった製品は、鉛製の部品を使用しないRoHSという規格を通っているので、その面では安心だ。
つづく。。。

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モービル1って

??十年前にアメリカに来たころは、ガソリンもオイルも安かった。今でも日本に比べると安いものの当時の3倍以上の価格となってしまった。
当時、道路や駐車場のにはオイル漏れの跡が多く、アメ車などは色々なところからオイル漏るするのが普通だったし、車は10年以上乗るのは珍しくない米国では、オイル漏れが多い訳だ。私が当時乗っていた中古車もオイル漏れがひどく、月に2-3リットルのオイルを足していたが、オイル漏れの修理代を1000ドル以上支払うより、オイルをつげ足す方が遥かに安かった訳だ。それと、アメリカではダラーフィルターの名称で純正でない安いオイルフィルターが一般に販売されており、このフィルターのパッキンンがひどい品質で、この部分もオイル漏れの原因の一つだった。

生活に少し余裕が出来て、程度のいい中古車に乗り換えてオイル交換の時に、オイルが安いアメリカなので科学合成のモービル1に交換してみた。 アイドリングで静かになったものの、エンジンが暖まったときでもオイルの粘度が落ちないためか独特の振動を感じた。スムーズの角の取れた振動と云う表現かな? でも、高速道路では快調な走りを見せてくれた。

ただ、モービル1に交換してから、にじむ程度のオイル漏れの量が増えた。原因を調べた行くうちに専門家の意見を見つけた。
それによるとモービル1というのは、通常のオイルに比べるとオイルプレッシャーが高くなり、細かい部分に入り込む性質がある。逆に云うと隙間にオイルが入り込みやすいので、シールやパッキンを痛めやすい。したがって、シールが古い中古車ではオイル漏れが悪化するとのこと。 ”納得でした。”
それから、モービル1はスリッピーで、抵抗が少ないオイルなので新車のエンジンに入れるとアタリが取れないので、ならし運転中では薦められないことと、また、通常オイルのに比べオイル劣化が遅く交換時期が長くなる反面、オイルフィルターの交換頻度が減ってしまうので気をつけるようにとのコメントが記載されていた。

エンジンの細かい隙間までオイルが浸透する。しかし、シールが弱いところは通りぬける。長所でもあり欠点でもあるということですね。

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