JP2005036751A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高効率な発電を行う。
【解決手段】 水平に配置された固定板２の上面側に第１の永久磁石３を取付けて環状に配置する。これらの上方に水平に配置され垂直方向に回転軸４を有する回転板５の下面側に第２の永久磁石５を取付けて環状に配置し、第１及び第２の磁石３、５の同極同士を相対させることで、回転板２を浮上させる。そして、圧力流体源から導いた圧力流体を、圧力流体噴射パイプ１１より、回転板５の外周側に形成された圧力流体受け部１０に向けて、回転の接線方向に噴射することで、回転板５を回転させる。軸受部７、９は、第３の永久磁石７ａ、９ａと第４の永久磁石７ｂ、８ｂ間の磁力により、回転軸４を回転自在に保持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電装置に関する。

従来より、内燃機関等を動力源として、発電機を駆動することにより、発電を行うことが知られている。

しかしながら、内燃機関等を動力源として用いることは、フリクション等による損失が大きく、効率が良いものではなかった。

そこで、特許文献１に、高効率な発電を行い得る発電装置が提供されている。これは、垂直方向に回転軸を有して水平に配置された回転板を磁力により浮上させ、前記回転板の回転により発電機を駆動して、発電を行うものである。
特開２００２−３０３２５０号公報

本発明は、上記の発電装置、特にその回転軸の軸受構造を改良し、更に高効率な発電を行い得るようにすることを目的とする。

本発明に係る発電装置は、水平に配置された固定板と、前記固定板の上面側に取付けられて環状に配置された第１の磁石と、前記固定板の上方に水平に配置され垂直方向に回転軸を有する回転板と、前記回転板の下面側に取付けられて環状に配置され前記第１の磁石と同極同士を相対させることで前記回転板を浮上させる第２の磁石と、前記回転板を回転駆動する回転板駆動装置と、前記回転板の回転により駆動される発電機と、を含んで構成される。そして、前記回転軸の両端部の外周に筒状の第３の磁石を固定する一方、この第３の磁石を囲むように、筒状の第４の磁石を固定配置し、これら第３及び第４の磁石間の磁力により、前記回転軸を回転自在に保持するように構成される。

本発明によれば、固定板側の第１の磁石と回転板側の第２の磁石との同極同士を相対させることで、回転板を磁力により確実に浮上させ、この状態で回転させることで、ほとんどフリクションがない状態であるので、小さな駆動力でも、大きな慣性力により、回転板を高速に回転させることができ、これにより発電機を駆動することで、高効率な発電を行うことができる。

また、回転板の回転軸を第３及び第４の磁石間の磁力により回転自在に保持することで、軸受部でのフリクションをなくすことができ、より高効率な発電を行うことができる。

以下に本発明の実施の形態について説明する。

先ず本発明の第１実施形態を図１〜図４により説明する。

図１を参照し、機台１上に固定板２が水平状態で固定されている。

固定板２は、鉄板２ａを主体とし、その上面に非磁性体（例えばアクリル樹脂）の保持板２ｂが固定されている。この保持板２ｂには、上下方向に貫通する保持孔が多数、円周方向に等間隔で形成されており、各保持孔にはそれぞれ永久磁石（磁石片）３が挿入され、各永久磁石３の下面は鉄板２ａに固定されている。

従って、固定板２は、図２に平面図を示すように、その上面側に取付けられて環状に配置された第１の永久磁石３を備えている。

固定板２の上方には、水平に配置され垂直方向に回転軸４を有する回転板５が配置されている。

回転板５は、鉄板５ａを主体とし、その下面に非磁性体（例えばアクリル樹脂）の保持板５ｂが固定されている。この保持板５ｂには、上下方向に貫通する保持孔が多数、円周方向に等間隔で形成されており、各保持孔にはそれぞれ永久磁石（磁石片）６が挿入され、各永久磁石６の上面は鉄板５ａに固定されている。

従って、回転板５は、図３に平面図を示すように、その下面側に取付けられて環状に配置された第２の永久磁石６を備えている。

ここにおいて、第１及び第２の永久磁石３、６は、第１の永久磁石３の上面側と第２の永久磁石６の下面側とを、同極同士（Ｎ極同士又はＳ極同士）として、相対させてあり、互いの反発力で、固定板２に対し、回転板５を浮上させるようにしてある。

回転板５の中心部を貫通した状態で回転板５に固定される回転軸４は、固定板２の中心部に配置した軸受部７と、カバーフレーム８の中心部に配置した軸受部９とにより、回転可能で、かつ軸方向に移動可能に支持されている。

ここで、軸受部７、９は、それぞれ、回転軸４の両端部の外周に固定した筒状の第３の永久磁石７ａ、９ａと、この第３の永久磁石７ａ、９ａを囲むように、軸受部７、９本体の内周に固定した筒状の第４の永久磁石７ｂ、９ｂとを含んで構成され、内側の第３の永久磁石７ａ、９ａの外周面と外側の第４の永久磁石７ｂ、９ｂの内周面とを、同極同士（Ｎ極同士又はＳ極同士）として、相対させてあり、互いの反発力で、軸受部７、９本体に対し、回転軸４を回転自在に保持するようにしてある。従って、この軸受部７、９は、磁気軸受であり、非接触で摩耗のない理想的な軸受となる。

一方、図４の斜視図に示されるように、回転板５の上面の外周側には、円周方向に等間隔で、複数（例えば４個）の圧力流体受け部１０が形成されている。各圧力流体受け部１０は、回転時の空気抵抗減少のため、回転方向先端側の突出量を小、回転方向後端側の突出量を大として、後端面に圧力流体を受けるようにしてある。

そして、図示しない圧力流体源から導かれる圧力流体を、回転板５の圧力流体受け部１０に向けて、回転の接線方向に噴射する圧力流体噴射装置として、圧力流体噴射パイプ１１を設けてある。尚、圧力流体としては、一般的には圧力空気、蒸気などを使用する。

上記の構成において、回転板５は、第１及び第２の永久磁石３、６の作用で、固定板２に対し常に所定量以上の空隙を有するように浮上しており、この状態で、圧力流体噴射パイプ１１から所定流速以上の噴射流体を受け部１０に受けることで、その反力により回転し、しかもほとんどフリクションがない状態であるので、噴射流体による極めて小さな力でありながら、大きな慣性力により、高速に回転する。

従って、この回転板５の回転を回転板５又はその回転軸４より動力として取り出すことで、大きな動力を得ることができ、この動力は発電機（ダイナモ）１２の駆動に用いる。

ここでは、回転板５の外周に歯車１３を形成し、この歯車１３を発電機１２の駆動軸１２ａに固定した小径の歯車１４に噛み合わせることにより、発電機１２を駆動する。また、運転条件により回転板５の浮上高さが変化するので、ここでは歯車１３、１４の噛み合い部で、その変位を吸収するようにしてある。

回転板５による発電機１２の駆動方法はこれに限るものでなく、回転軸４より回転を取出したり、プーリ及びベルトを用いたりしてもよいことは言うまでもないが、本実施形態のように回転板５の外周の歯車１３により直接的に発電機１２を駆動することで、伝達ロスを最小限にすることができる。。

本実施形態によれば、固定板側の第１の磁石と回転板側の第２の磁石との同極同士を相対させることで、回転板を磁力により確実に浮上させ、この状態で、圧力流体源から導いた圧力流体を噴射して回転させることで、ほとんどフリクションがない状態であるので、噴射流体による極めて小さな力でありながら、大きな慣性力により、回転板を高速に回転させることができ、これにより発電機を駆動することで、高効率な発電を行うことができる。

また、回転板の回転軸を第３及び第４の磁石間の磁力により回転自在に保持することで、軸受部でのフリクションをなくすことができ、より高効率な発電を行うことができる。

特に本実施形態によれば、圧力流体源を備える場合に、その圧力流体のエネルギーを有効利用して、高効率な発電を行うことができる。尚、圧力流体源としては、特に限定されないが、例えば焼却施設においては、焼却炉の冷却のため、冷却水を使用しており、冷却後の発生する蒸気は無駄に捨てられているが、これを利用すればコスト無しに発電を行うことができる。

次に本発明の第２実施形態を図５により説明する。

第１実施形態では、磁力により浮上させた回転板５を圧力流体を用いて回転駆動するようにしたが、この第２実施形態では回転板駆動装置として電気モータ１５を用いている。

このため、回転板５の外周に歯車１３を形成し、この歯車１３に電気モータ１５の出力軸１５ａに固定した歯車１６を噛み合わせることにより、電気モータ１５で回転板５を駆動する。また、運転条件により回転板５の浮上高さが変化するので、ここでも歯車１３、１６の噛み合い部で、その変位を吸収するようにしてある。

その他の構成については、第１実施形態で用いた圧力流体受け部１０及び圧力流体噴射パイプ１１を設けない以外、第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。

上記の構成において、回転板５は、第１及び第２の永久磁石３、６の作用で、固定板２に対し常に所定量以上の空隙を有するように浮上しており、この状態で、電気モータ１５により駆動されて回転し、しかもほとんどフリクションがない状態であるので、比較的小型の電気モータ１５による小さな駆動力でも、大きな慣性力により、高速に回転する。

従って、この回転板５の回転を回転板５又はその回転軸４より動力として取り出すことで、大きな動力を得ることができ、この動力は発電機（ダイナモ）１２の駆動に用いる。

特に本実施形態によれば、回転板駆動装置として、電気モータ１５を用いることで、構成の簡素化を図ることができ、付帯設備を設けることなく実施できるので、車両などへの搭載性が向上する。

ここで、例えば発電機１２が例えば３０００ｒｐｍで３４ｋＶＡ程度の発電能力を有する場合、電気モータ１５としては例えば４ｋＶＡで１４００ｒｐｍ程度の回転能力を有するものであればよい。

尚、以上の実施形態では、第１及び第２の磁石３、６、更には、第３及び第４の磁石７ａ、９ａ、７ｂ、９ｂとして、永久磁石を使用したが、固定側の第１、第４の磁石として、更には回転側の第２、第３の磁石として、電磁石を使用するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態を示す発電装置の全体構成図 固定板の平面図 回転板の平面図 回転板の斜視図 本発明の第２実施形態を示す発電装置の全体構成図

符号の説明

１ 機台
２ 固定板
２ａ 鉄板
２ｂ 保持板
３ 第１の永久磁石
４ 回転軸
５ 回転板
５ａ 鉄板
５ｂ 保持板
６ 第２の永久磁石
７ 軸受部
７ａ 第３の永久磁石
７ｂ 第４の永久磁石
８ カバーフレーム
９ 軸受部
９ａ 第３の永久磁石
９ｂ 第４の永久磁石
１０ 圧力流体受け部
１１ 圧力流体噴射パイプ
１２ 発電機
１２ａ 駆動軸
１３ 歯車
１４ 歯車
１５ 電気モータ
１５ａ 出力軸
１６ 歯車

Claims (3)

1. 水平に配置された固定板と、前記固定板の上面側に取付けられて環状に配置された第１の磁石と、前記固定板の上方に水平に配置され垂直方向に回転軸を有する回転板と、前記回転板の下面側に取付けられて環状に配置され前記第１の磁石と同極同士を相対させることで前記回転板を浮上させる第２の磁石と、前記回転板を回転駆動する回転板駆動装置と、前記回転板の回転により駆動される発電機と、を含んで構成される発電装置において、
   前記回転軸の両端部の外周に筒状の第３の磁石を固定する一方、この第３の磁石を囲むように、筒状の第４の磁石を固定配置し、これら第３及び第４の磁石間の磁力により、前記回転軸を回転自在に保持するように構成したことを特徴とする発電装置。
2. 前記回転板駆動装置は、前記回転板の外周側に形成された圧力流体受け部と、圧力流体源から導いた圧力流体を前記回転板の前記圧力流体受け部に向けて回転の接線方向に噴射することで前記回転板を回転させる圧力流体噴射装置と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
3. 前記回転板駆動装置は、電気モータにより構成されることを特徴とする請求項１記載の発電装置。

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