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2005年7月25日 (月)

直流発電機を並列につないだミクロ風力発電

低い風速で風力発電が起動するようになるかと思い、四枚羽にした直径300mmのプロペラ風車(ブレード)をバルサ材を削って試作しました。そして、ソーラーモーターを発電機にして扇風機で廻してみました。しかし、残念ですが扇風機「強」(約4.5m/sの風速)でも起動しません。そこで、スチール製の貯金箱で作ったサボニウス風車とソーラーモーターの発電機を組み合わせたものと、同じ極性で出力端子を並列接続してみました。(電気的なハイブリッドですね)

これでも起動しません。そこで並列接続を一旦はずしたところ、4.5m/sの風速でサボニウス風車単体は起動しました。そして十分回転があがり2V程度の電圧が出た時点で、プロペラ風車の発電機に同じ極性で並列につないたところ、プロペラ風車がサボニウス風車の発電した電気の力で起動しました。そして、揚力が作用する連続回転まであがりました。

でも出力電圧は2Vのままでした。四枚羽のプロペラ風車単体では、手動起動させれば出力は3.6V程度でます。どうも並列接続すると、回転は低速の風車に引っ張られるようです。2Vとはやっと赤い発光ダイオードを点灯させられる電圧です。

早速、撮影しようと準備したら、こんどは全然起動しません。撮影って狭い部屋で背景をシーツで隠したり、三脚を用意したりで大変なのでガッカリです。

そこで、乾電池を同じ極性で、自動車のスターターのようにチョコット接続したところ、なんと、起動して連続回転を始めました。050725_jyujipera

そして、撮影したのが左の写真です。

これでわかったことは、直流モーターを発電機に使った風力発電機は、

(1)スターターとして充電した電池を一時的につなげば、風車を始動でき、その後は低い風速でもけっこう連続回転できる。出力電圧もあがるから、電池を再充電できる電圧まであがりそう。

(2)複数の直流発電機は並列接続でき、お互いを助けるようにハイブリッド化できそう。

(3)プロペラ型ブレードは、揚力(飛行機の翼の原理)をつかっているので、飛行機と同じくある程度高速回転にならないとトルクがでない。効率が良く魅力的だが、起動が課題

(4)サボニウス型は、抗力(風が押す力)を使っているので、回転は遅いがトルクは強い。電圧をあげることが課題。

ということがわかりました。

まだまだ、奥が深かそうです。

バルサ材のプロペラは松本著「だれでもできる小さな風車の作り方」(合同出版2005.02.01発行 1500円)に書いてあった2枚羽プロペラの寸法で二組作りました。そして、風を受ける面を合わせ、中心部分を大工さんがやるように、二組のプロペラを互いに半分掘り込みを入れ、接着剤をつけてはめ込みました。軸受けはタミヤのギアボックスを使い、軸へプロペラの取り付けは十字金具2枚で挟みました。ギア増速は4倍速です。

風上に向ける仕組みはまだつけてません。それに出力電圧を取り出すリード線が捩れないように固定部にもってくる仕組みが、相変わらず課題です。簡単で良いアイデアがありません。鉄道模型のように丸いレールを作り走らせると良いかと思ってますが、製作が面倒で工作が下手な私では精度がでそうにありません。

課題ばかりです。でも、考えるのも楽しみの一つですね。簡単にできたらつまりませんから。

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2005年7月18日 (月)

プーリーとベルトはミクロ風力発電には向かない

ミクロ風力発電の増速機構にプーリーとベルトを使おうとしたのですが、予想通り失敗しました。微風で発電しようとすると回転軸と軸受けのあいだの摩擦が一番の敵なのですが、プーリーとベルトの組み合わせは、ベルトが引っ張られるため、テンション(張力)が軸と軸受けにかかってしまい、ものすごく重たくなるのです。おかげで、4.2mmの最適ドリル歯も買って、半日仕事で苦労して金具に穴あけしたのに骨折り損のくたびれ儲けでした。約2000円もした部品代もパァーです。う~ん、残念。やっぱり、ギアのほうが良さそうです。050718puree

実は、一番入手しやすくて割りと安い自転車用のリムドライブ方式発電機を使い、微風でなんとか発電できないかと悪戦苦闘しているのです。

ついでに、市販の240mmプラスチックプロペラで自転車用発電機が直接廻らないかと試してみたところ、扇風機の「強」でも始動しません。結構な力(トルク)と高速回転が必要であることがわかりました。自転車用リムドライブ発電機は発電量も多く魅力的なのですが、けっこう重たいのですね。それを増速しようとするなんて浅はかな考えでした。

自転車用リムドライブ発電機は、指でちょっと廻すと発光ダイオードが点灯したので、軽く考えていたのです。人間の手の力ってすごい強くて効率的なのだと変なところで感心しています。

軽く動く交流発電機が、安く簡単に入手できないかなぁ。以前、自動車解体屋さんに行ったところ中古ファンモーターが5000円と言われビックリして帰ってきました。ネット販売や自作は面倒だし、歳をとると根気がなくなって駄目ですね。

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2005年7月16日 (土)

東京の科学技術館に行ってきました

梅雨の合間、炎天下の中を東京の科学技術館に行ってきました。

夏休みで混む前に、風力発電のヒントを探したかったのです。でも残念ですが収穫はありませんでした。

印象に残ったのは、照明がどんどん発光ダイオード(LED)に代わることで省エネルギーになること。目の錯覚でトンネルの中の壁の模様が廻っただけで「宇宙酔い」になり、人間の感覚ってたわいないなってことです。

技術好きの人にはけっこう面白いものが多いのですが、残念ながら意味がよくわからないもの、どう操作していいのかわからないもの、故障中のものが多かったです。

若いスタッフが多いのですから、もう少し説明パネルとか、操作手順をわかり易く工夫すると楽しいのに、もったいないなぁ~と思いました。ターゲットが子供さんのようなのですが、高齢化時代なのだからシニアの人にもサービスしてほしいですね。

DSC00057 で、感動したのは科学技術館より北の丸公園の緑の多さと広さです。東京って、ほんとに緑に恵まれてますね。地下鉄「九段下」から、公園の中を武道館を横目でみながらかなり歩きました。昔の江戸城の「田安門」から入ったのですが、道幅がものすごく広く、昔の侍が登城するときは、さぞ晴れがましかったのだろうなと思いました。

帰りに新宿の東急ハンズに廻り、ミクロ風力発電用に回転数を増やす歯車を探しましたが、3mmと5mm軸用しかなく欲しかった4mm用がないし、どの歯車がどの歯車にかみ合うのかもわかりません。仕方なく嫌いなプーリーとベルトにしましたが、使えるかどうかわからないものに約2000円はちょっと痛かったです。もう少し部品の使い方の説明とか寸法の解説があるとよいのになぁと思いました。同じ東急ハンズでも横浜店が、陳列法が使う人の身になっている店であることがわかりました。

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2005年7月14日 (木)

ミクロ風力発電が始めて自然風で起動!

サボニウス型で自作したミクロ風力発電が初めて、自然の風で起動し発電しました。

ちょっと感動です。

弱い風でも動き出すように、上に模型のプロペラを使った風力発電を追加接続し、ハイブリッド型にしました。今までは6m/sぐらいの強風でないと起動しませんでした。

今回は、風速を実測したところ、約3.6m/sでした。

写真は昼間で明るいのでわかりにくいですが、白色の高輝度発光ダイオードが点灯しています。050710sabo_pro_f

この点灯回路は秋葉原の秋月電子で500円で買ったキットなのですが、0.7Vくらいあれば白色の高輝度発光ダイオード点灯させることができます。

プロペラ機構の部分には、最近はやりのビーズ玉を使いました。

詳しくはホームページ「風と光と電気で遊ぶ」の中の「ミクロ風力発電」のページをご覧ください。

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2005年7月10日 (日)

赤ちゃんパワーは奇跡を起こす!

昨日、初孫に会いに、長男のお嫁さんの実家を訪問しました。

誕生から17日目ですが、丸くて、ぽっちゃりとした顔になって、ますます可愛くなってました。つぶらな瞳でこちらをじっとみつめてくれます。私のほうが、はずかしいくらいです。

ほっぺがやわらかくて、うなじのあたりをコチョコチョすると、かわいい手袋の手をグルグル振り回し、「イヤ!」というような感じで私の手にパンチを食わせます。

ほんとうに天使です。見ていて飽きることがありません。デジカメで写真をとりまくりました。

全員、赤ちゃんを見つめっぱなしで「笑った」「ちからをいれてる」「声を出した」「おかぁさんがわかるんだ」などと、一挙一動にみんなで大騒ぎです。

赤ちゃんパワーの効果はほんとうにすばらしい。こちらも元気を一杯いただきました。不思議なものですね。

その後、長男と妻と私は、老人ホームに認知症である母を見舞いに行きました。

今までは、訪問するたびに、私の母は、だれもいなくて世話もできない古い実家に帰らせて欲しい。一人で生活できると不可能なことを訴え、泣いてばかりで困っていました。

ところが、今回は、赤ちゃんのデジカメ写真をディスプレイで見せたところ、なんと、「まぁ、可愛い!」と、とてもよろこび笑顔を見せるのです。全員びっくりです。そして面会が終わるまでずっと機嫌が良いのでした。

ほんとうに赤ちゃんパワーはすごい! 

奇跡を起こすのですね。生命力の神秘さなのでしょうか?

昨日は、とっても幸せな気分の一日でした。

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2005年7月 1日 (金)

基板が発光ダイオード点灯性能に影響する?

昨日、半日かけて、青色発光ダイオード(LED)を1.2Vニッケル水素電池で点滅させる回路を作ったのですが、ぼんやりとしか点灯しませんでした。回路自体は既に緑色LED点滅回路と同じく、2つのコンデンサに充電しておいて1.2Vの3倍の電圧を一瞬だけ印加する回路(詳しくは私のホームページの中の「発光ダイオードと電子工作」にあります)です。実績あるから、こんどは安く小型に作りこもうとドイトで148円で買った95×70mmの安いユニバーサル基板の半分の面積に表裏を使って作りました。。私にしては珍しく丁寧にね。

それなのに、点滅はするのですがボヤーっと着くだけ。コンデンサを調べても波形を見てもどうもよくわからないんです。

まさかと思いながら、今日、また半日かけて同じ大きさで231円と高いサンハヤトのICB503基板を使い、面積一杯に回路図イメージにおおらかにつくり直しました。0506701blue_LED_tenmetu_fig

すると、どうでしょう。緑色LEDと同様にパッチリ光るではないですか。

これって、狭くつくりすぎたのでインピーダンスが下がり、コンデンサの漏れ電流が増えたか、ドイトの基板が安物だったのでインピーダンスが下がったのか。

とにかく、今後、基板だけは「安物買いの銭失い」にならぬよう。高くてもサンハヤトの基板にしょうと反省したのでした。(^^;)

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