JP2005224063A - 発電装置における空冷装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 発電装置による発電出力の増大が、騒音の発生を抑制し、かつ、寿命上の問題を生じないようにして達成できるようにする。
【解決手段】 発電装置1は、発電機2と、この発電機2を駆動するエンジン3とを備える。発電機2が、磁石8を支持して軸心7回りに回転可能となるよう支承される第1ロータ9と、軸心7回りに回転可能となるよう支承されて磁石8に対向する発電用コイル10を支持する第2ロータ11とを備える。エンジン3が、第1ロータ9を軸心7回りの一方向Aに回転駆動させる一方、第2ロータ11を軸心7回りの一方向Aとは反対方向Bに回転駆動させるようにし、エンジン3と、第1、第2ロータ9,11との間に介設され、エンジン3に連動連結されて空気を付勢する冷却ファン68,69を設ける。
【選択図】 図1

Description

本発明は、発電機が有する第1、第2ロータをエンジンにより互いに逆回転駆動させて発電させるようにし、上記発電機とエンジンとを空冷させるようにした発電装置における空冷装置に関するものである。
上記発電装置には、従来、下記特許文献1に示されたものがある。この公報のものによれば、上記発電装置は、発電機と、この発電機を駆動するエンジンとを備えている。また、上記発電機は、一般に、磁石を支持して軸心回りに回転可能となるよう固定側部材に支承されるロータと、上記磁石に対向するよう上記固定側部材に支持される発電用コイルとを備え、上記ロータが上記エンジンにより駆動可能とされている。上記エンジンを駆動させて、ロータを回転させれば、上記軸心回りで磁石がコイルに対し相対運動し、これに伴いこのコイルに電流が生じて出力され、つまり、上記発電装置による発電が行われる。
特開平8−80095号公報
ところで、上記発電機の発電出力はロータの回転数に比例するため、上記発電出力を増加させようとする場合には、第1に、エンジンをより高速回転域で駆動させて、上記ロータを高速回転(例えば、8500rpm)させることが行われる。しかし、このようにエンジンを高速回転域で駆動させると、このエンジンから発生する騒音は、低、中速回転域での騒音に比べて急激に高くなるため、この発電装置の周りの作業環境が著しく低下するおそれを生じる。
そこで、第2に、エンジンの出力をベルト巻掛伝動手段などにより増速することにより、上記エンジンの回転数を低く抑制して上記ロータを高速回転させるようにすれば、エンジンから発生する騒音を低く抑制して発電出力を増加させることができる。しかし、上記したいずれの場合でも、慣性力は速度の2乗に比例するため、上記のように高速回転させたロータには大きい慣性力が生じがちとなり、このロータの振動が大きくなって、軸受に対する負荷が大きくなるなど発電装置に寿命上の問題点を生じるおそれがある。
そこで、第3に、上記した諸問題の発生を防止しつつ、発電出力を増加させるため、上記発電機が、磁石を支持して軸心回りに回転可能となるよう支承される第1ロータと、上記軸心回りに回転可能となるよう支承されて上記磁石に対向する発電用コイルを支持する第2ロータとを備え、上記エンジンが、上記第1ロータを上記軸心回りの一方向に回転駆動させる一方、上記第2ロータを上記軸心回りの上記一方向とは反対方向に回転駆動させるようにして、上記エンジンの駆動により上記第1、第2ロータを互いに逆回転させるようにすることが考えられる。
このようにすれば、上記第1、第2ロータのそれぞれの回転数は小さくても、これら両ロータの相対速度は大きくなり、よって、一方のロータのみを回転させていた従来の技術に比べて発電出力を飛躍的に増大させることができる。また、このような発電出力の増大は、上記第1、第2ロータを互いに逆転させることにより得られたものであってロータの回転数を単に高速にさせたものではない。つまり、上記第1、第2ロータを回転駆動させるエンジンをより低い回転数で駆動させても、発電出力を増大させることができることから、この発電出力の増大は、上記エンジンから発生する騒音を小さく抑制して達成できる。
また、上記したように、発電出力の増大は、それぞれのロータの回転数を高速にさせることには依らないため、これらロータの回転数を低く抑制してこれらロータに大きい振動が生じないようにでき、よって、発電装置における寿命上の問題の発生を防止して、上記発電出力の増大を達成できる。
しかし、上記したように第1、第2ロータを互いに逆回転させると、これら両者の間の空間における空気はこの空間に澱みがちとなることから、磁石やコイルを空気によって冷却させるということが不十分となりがちであり、このため、上記発電装置が高温化するおそれを生じ、これにより、発電装置の寿命の向上が阻害されるおそれを生じる。
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、発電装置による発電出力の増大が、騒音の発生を抑制し、かつ、寿命上の問題を生じないようにして達成できるようにすることである。
請求項1の発明は、発電機2と、この発電機2を駆動するエンジン3とを備えた発電装置において、
上記発電機2が、磁石8を支持して軸心7回りに回転可能となるよう支承される第1ロータ9と、上記軸心7回りに回転可能となるよう支承されて上記磁石8に対向する発電用コイル10を支持する第2ロータ11とを備え、
上記エンジン3が、上記第1ロータ9を上記軸心7回りの一方向Aに回転駆動させる一方、上記第2ロータ11を上記軸心7回りの上記一方向Aとは反対方向Bに回転駆動させるようにし、
上記エンジン3と、上記第1、第2ロータ9,11との間に介設され、上記エンジン3に連動連結されて空気を付勢する冷却ファン68,69を設けたものである。
請求項2の発明は、請求項1の発明に加えて、上記エンジン3の下部にこのエンジン3の外部から上記冷却ファン68,69側に向かって吸入される空気の空気取入口70,72を形成する一方、上記冷却ファン68,69により付勢された空気を上記発電機2の上方に向かって排出させるようにしたものである。
請求項3の発明は、請求項2の発明に加えて、上記第2ロータ11に上記コイル10と電気的に接続されるスリップリング61を支持させ、上記軸心7の軸方向で、上記スリップリング61の近傍に上記空気取入口72を配置したものである。
なお、この項において、上記各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項の内容に限定解釈するものではない。
本発明による効果は、次の如くである。
請求項1の発明は、発電機と、この発電機を駆動するエンジンとを備えた発電装置において、
上記発電機が、磁石を支持して軸心回りに回転可能となるよう支承される第1ロータと、上記軸心回りに回転可能となるよう支承されて上記磁石に対向する発電用コイルを支持する第2ロータとを備え、
上記エンジンが、上記第1ロータを上記軸心回りの一方向に回転駆動させる一方、上記第2ロータを上記軸心回りの上記一方向とは反対方向に回転駆動させるようにしている。
このため、上記エンジンを駆動させて、上記第1ロータを一方向に回転させる一方、上記第2ロータを反対方向に回転させれば、上記磁石とコイルとが相対運動し、これに伴いこのコイルに電流が生じ、これが出力され、つまり、上記発電装置による発電が行われる。
上記の場合、第1、第2ロータは互いに逆回転させられるため、これら個々のロータの回転数は小さくても、これら両ロータの相対速度は大きくなり、よって、一方のロータのみを上記と同じ回転数で回転させた場合の従来の技術に比べて発電出力を倍増できるなど、発電出力を飛躍的に増大させることができる。また、このような発電出力の増大は、上記第1、第2ロータを互いに逆転させることにより得られたものであってロータの回転数を単に高速にさせたものではない。つまり、上記第1、第2ロータを回転駆動させるエンジンをより低い回転数で駆動させても、発電出力を増大させることができることから、この発電出力の増大は、上記エンジンから発生する騒音を小さく抑制して達成できる。
また、上記したように、発電出力の増大は、それぞれのロータの回転数を高速にさせることには依らないため、これらロータの回転数を低く抑制してこれらロータに大きい振動が生じないようにでき、よって、発電装置における寿命上の問題点の発生を防止して、上記発電出力の増大を達成できる。
また、上記エンジンと、上記第1、第2ロータとの間に介設され、上記エンジンに連動連結されて空気を付勢する冷却ファンを設けている。
このため、上記冷却ファンにより付勢された空気により、上記エンジンと第1、第2ロータとが共に強制的に冷却されて、発電装置が高温化することが防止され、よって、この点でも、発電装置における寿命上の問題の発生を防止して、上記発電出力の増大を達成できる。
請求項2の発明は、上記エンジンの下部にこのエンジンの外部から上記冷却ファン側に向かって吸入される空気の空気取入口を形成する一方、上記冷却ファンにより付勢された空気を上記発電機の上方に向かって排出させるようにしている。
このため、上記冷却ファンにより付勢されて上記エンジンと第1、第2ロータとを冷却した後の高温の空気は発電機の上方に向かって排出されるため、この高温の空気が上記空気取入口を通って上記冷却ファン側に吸入されるということは防止され、よって、上記エンジンと第1、第2ロータの空気による冷却がより効果的になされて、発電装置に寿命上の問題が生じることは、より確実に防止される。
請求項3の発明は、上記第2ロータに上記コイルと電気的に接続されるスリップリングを支持させ、上記軸心の軸方向で、上記スリップリングの近傍に上記空気取入口を配置している。
このため、上記スリップリングはブラシへの摺接と、この摺接状態での通電とにより高温になり易いが、この高温化は、上記発電機の外部から上記空気取入口を通って上記冷却ファン側に吸入される空気によって冷却される。よって、発電装置に寿命上の問題が生じることは、更に確実に防止される。
本発明の発電装置における空冷装置に関し、発電装置による発電出力の増大が、騒音の発生を抑制し、かつ、寿命上の問題を生じないようにして達成できるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。
即ち、発電装置における空冷装置は、発電機と、この発電機を駆動するエンジンとを備えた発電装置において、
上記発電機が、磁石を支持して軸心回りに回転可能となるよう支承される第1ロータと、上記軸心回りに回転可能となるよう支承されて上記磁石に対向する発電用コイルを支持する第2ロータとを備えている。
上記エンジンが、上記第1ロータを上記軸心回りの一方向に回転駆動させる一方、上記第2ロータを上記軸心回りの上記一方向とは反対方向に回転駆動させる。上記エンジンと、上記第1、第2ロータとの間に介設され、上記エンジンに連動連結されて空気を付勢する冷却ファンを設けている。
本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。
図において、符号1は発電装置で例示される発電装置で、この発電装置1は、発電機2と、この発電機2を駆動する4サイクル内燃機関であるエンジン3と、このエンジン3を直接的に支持する基台である固定側部材4とを備え、この固定側部材4に対し、上記エンジン3を介し上記発電機2が支持されている。
上記発電機2は、ある一つの水平な軸心7上に位置して、この軸心7の周方向に複数配置される永久磁石8を支持する第1ロータ9と、上記軸心7上に位置して、この軸心7の周方向に複数配置される発電用コイル10を支持する第2ロータ11とを備え、上記各磁石8とコイル10とは上記軸心7の径方向で互いに近接して対向し、上記第1ロータ9と第2ロータ11とは、上記軸心7回りでそれぞれ個別に回転可能となるよう上記固定側部材4側に支承されている。
上記第1ロータ9は、上記軸心7上に位置する第1回転軸14と、この第1回転軸14の自由端部に嵌脱可能にテーパ嵌合して支持され、この第1回転軸14の自由端に設けられる締結具15により、上記第1回転軸14に着脱可能に固着される椀形状で鉄鋼製のヨーク16とを備え、このヨーク16の内周面に上記磁石8が支持されている。
上記第2ロータ11は、上記軸心7上に位置する第2回転軸19と、この第2回転軸19の自由端部に嵌脱可能にテーパ嵌合して支持され、この第2回転軸19の自由端に設けられる締結具20により上記第2回転軸19に着脱可能に固着され、上記各コイル10を巻回させて支持する積層電磁鋼板製のコア21とを備えている。
上記軸心7の軸方向で、上記第1回転軸14と第2回転軸19の各自由端が互いに近接して対向するよう上記第1、第2ロータ9,11が配置されている。上記軸心7の軸方向で、上記ヨーク16の上記第2エンジン28側の端部が、上記第1回転軸14の自由端よりも上記第2エンジン28側に突出させられると共に、上記コア21の上記第1エンジン27側の端部が、上記第2回転軸19の自由端よりも上記第1エンジン27側に突出させられている。
上記エンジン3は、上記第1ロータ9を上記軸心7回りの一方向Aに回転駆動させる第1エンジン27と、上記第2ロータ11を上記軸心7回りの上記一方向Aとは反対方向Bに回転駆動させる第2エンジン28とを備え、上記第1エンジン27を支持する固定側部材4と、第2エンジン28を支持する固定側部材4とは互いに個別に設けられている。
上記発電装置1は、上記第1エンジン27を上記一方向Aへ回転させて始動させる第1始動装置29と、上記第2エンジン28を上記反対方向Bへ回転させて始動させる第2始動装置30と、上記第1エンジン27と第1始動装置29との間に介設されて、上記第1エンジン27を介し上記第1ロータ9の上記一方向Aへのみの回転を許容する第1ワンウェイクラッチ31と、上記第2エンジン28と第2始動装置30との間に介設されて、上記第2エンジン28を介し上記第2ロータ11の上記反対方向Bへのみの回転を許容する第2ワンウェイクラッチ32とを備えている。なお、上記第1、第2ワンウェイクラッチ31,32は、これらのうち、いずれか一方のワンウェイクラッチのみを設けてもよい。
上記第1エンジン27は、上記固定側部材4に支持されるアルミニウム合金鋳造製のクランクケース35と、上記軸心7回りに回転可能となるよう上記クランクケース35に複数(一対)の軸受36,37により支承されるクランク軸38と、上記シリンダ39から鉛直方向で上方に向かって突出するアルミニウム合金鋳造製のシリンダ39と、このシリンダ39に嵌入されるピストン40と、上記クランク軸38とピストン40とを互いに連動連結させる連接棒41と、上記シリンダ39内の燃焼室42を外部に向かって連通させる不図示の吸、排気通路と、これら吸、排気通路をそれぞれ開閉させる吸、排気弁43とを備えている。上記第1ロータ9の第1回転軸14は、上記第1エンジン27のクランク軸38における上記第2エンジン28側の一端部に一体成形され、上記クランクケース35とシリンダ39とは上記第1エンジン27の外殻部材45を構成している。
また、上記第1エンジン27は、上記吸気通路を通し上記第1エンジン27内に燃料を供給する気化器など不図示の燃料供給手段と、上記吸気通路の開度(スロットル開度)を調整可能とする不図示のスロットル弁とを備え、このスロットル弁などへの操作により上記第1エンジン27の回転速度が容易に可変とされている。
上記第2エンジン28は、上記第1エンジン27とほぼ同構成であって、共通する構成には共通の符号を付してあるが、これに加えて、上記クランク軸38を上記クランクケース35に支承させる他の軸受48を備えている。上記第2ロータ11の第2回転軸19は、上記第2エンジン28のクランク軸38における上記第1エンジン27側の一端部に一体成形されている。
上記軸心7上で、かつ、軸心7の軸方向で、互いに対向する上記第1、第2エンジン27,28の各外殻部材45,45の対向部分50,50同士が複数(4つ)の締結具51により互いに着脱可能に固着されている。また、上記軸心7の軸方向で、上記各対向部分50は互いに対向するよう突出する円筒形状とされ、これら各対向部分50の突出端部同士が印ろう状に所定寸法だけ嵌脱可能に嵌合させられ、この所定寸法以上に嵌合することは阻止されている。
上記両対向部分50,50の内部空間に上記発電機2が全体的に収容されている。上記各締結具51を緩めれば、上記第1、第2エンジン27,28同士と、第1、第2ロータ9,11同士とは、それぞれ上記軸心7の軸方向で互いに離反可能とされ、かつ、この離反された状態から接近可能とされ、上記離反により上記第1、第2ロータ9,11はそれぞれ発電機2の外部に露出させられる。また、上記発電機2の磁石8の磁力により、この磁石8側に第2ロータ11側が吸引されることにより、上記両対向部分50,50同士の上記所定寸法の嵌合が促進されるようになっている。
上記クランクケース35の一部分53は、上記シリンダ39と一体的に結合されて上記両軸受36,37のうちの上記シリンダ39側に位置する一部(一方)の軸受36により上記クランク軸38の他端部側を支承している。一方、上記クランクケース35の他部分54は、上記対向部分50を有して上記両軸受36,37のうちの上記対向部分50側に位置する他部(他方)の軸受37により上記クランク軸38の一端部側を支承することとされている。
上記クランクケース35の一部分53と他部分54とは互いに別体に成形されており、これら一部分53と他部分54の合い面55は下方に向かうに従い、上記軸心7の軸方向で上記対向部分50から離れるように直線的に傾斜し、軸心が上記合い面55に直交する複数の締結具56によって、上記クランクケース35の一部分53と他部分54とが互いに着脱可能に固着されている。
上記第1エンジン27の対向部分50は、上記クランクケース35の他部分54と互いに一体成形されている。一方、上記第2エンジン28の対向部分50は、上記クランクケース35の他部分54と互いに一体成形される対向部分本体58と、上記軸心7上で、上記対向部分本体58とは別体とされてこの対向部分本体58の突出端に嵌脱可能に嵌合される突出部材59とを備えている。上記締結具51は、上記第1エンジン27の対向部分50と、第2エンジン28の対向部分50の対向部分本体58とを互いに固着させる。この場合、上記第2エンジン28の対向部分50の突出部材59は、上記第1エンジン27の対向部分50と、第2エンジン28の対向部分50の対向部分本体58との間に挟持されており、上記突出部材59に上記他の軸受48によりクランク軸38(第2回転軸19)が支承されている。
上記発電機2は、上記軸心7上に位置して上記第2ロータ11の第2回転軸19に支持され、この第2回転軸19と共に回転する複数(3つ)のスリップリング61と、上記発電装置1の固定側部材4側であるクランクケース35の他部分54に支持されて上記スリップリング61を摺接させる複数のブラシ62と、上記コイル10とスリップリング61とを電気的に接続させる不図示の電線と、上記ブラシ62を外部のバッテリなど受電装置63に電気的に接続させる電線64とを備えている。上記ブラシ62は、上記スリップリング61の外周表面に対しその径方向外方から接合するよう上記クランクケース35の他部分54に締結具により支持されている。
上記第2エンジン28のクランクケース35についての構成を換言すれば、このクランクケース35は、上記クランク軸38を複数(一対)の軸受36,37により支承するクランクケース本体35aと、このクランクケース本体35aから上記第1エンジン27側に向かって突出し、上記第2回転軸19を他の軸受48により支承する突出部材59とを備え、上記複数(一対)の軸受36,37のうち、上記第1エンジン27側の軸受37と、上記他の軸受48との間の上記第2回転軸19の部分に上記スリップリング61が設けられている。
より具体的には、上記クランクケース本体35aは、上記一部分53と、他部分54における上記対向部分50の対向部分本体58とを備え、上記突出部材59は、上記対向部分本体58の突出端部に上記締結具51により着脱可能に固着される突出部材本体59aと、この突出部材本体59aの内部に配置されてこの突出部材本体59aに一体成形され、上記第2回転軸19を上記他の軸受48により上記突出部材本体59aに支承させる仕切壁60とを備えている。
上記発電装置1は空気による冷却装置である空冷装置67を備えている。この空冷装置67は、上記ヨーク16に支持されて、このヨーク16と共に回転する遠心式の第1冷却ファン68と、上記コア21に支持されて、このコア21と共に回転する遠心式の第2冷却ファン69と、上記第1エンジン27のクランクケース35の対向部分50の下部に形成される第1空気取入口70と、上記第1冷却ファン68の径方向外方で上記第1エンジン27のクランクケース35の対向部分50の上部に形成される第1空気排出口71と、上記第2エンジン28のクランクケース35における対向部分50の対向部分本体58の下部に形成される第2空気取入口72と、上記突出部材59の仕切壁60に形成されて、上記対向部分本体58の内部を上記突出部材59の内部に連通させる連通路73と、上記第2冷却ファン69の径方向外方で上記第2エンジン28のクランクケース35における対向部分50の突出部材59の上部に形成される第2空気排出口74とを備えている。
上記軸心7の軸方向で、上記第1冷却ファン68は、エンジン3の第1エンジン27のクランクケース35と第1ロータ9のヨーク16との間に介設され、上記第2冷却ファン69は、エンジン3の第2エンジン28のクランクケース35と第2ロータ11のコア21との間に介設されている。また、上記スリップリング61の近傍に上記第2空気取入口72が配置され、より具体的には、この第2空気取入口72の一部分は上記スリップリング61と同じところに配置され、上記第2空気取入口72の他部分は上記第2冷却ファン69と反対方向で上記スリップリング61から離れるよう配置されている。
また、上記空冷装置67は、上記第1、第2エンジン27,28の各クランク軸38の他端部に固着されたエンジン冷却ファン76と、上記第1、第2エンジン27,28の各クランクケース35に固着されて上記各エンジン冷却ファン76をその外方から覆うカウリング77と、このカウリング77の下部に形成される空気取入口78と、上記カウリング77の上部に形成されて上記シリンダ39に向かって開口する空気排出口79とを備えている。
前記第1、第2始動装置29,30はリコイルスタータであって、これらは、それぞれ上記カウリング77を介しクランクケース35に締結具82により固着されるハウジング83と、このハウジング83内に収容され、一端部が把持部とされてこのハウジング83の外部に露出させられるリコイルロープ84と、上記ハウジング83内に収容され、上記リコイルロープ84の引張動作をこの引張動作時のみ上記クランク軸38に伝達可能とするスタータクラッチ85とを備えている。上記ハウジング83は、上記カウリング77の空気取入口78をその外方から覆うよう設けられ、上記ハウジング83には他の空気取入口86が形成されている。
前記第1、第2ワンウェイクラッチ31,32は、それぞれ上記クランク軸38の他端部と、カウリング77に締結具82やその他の締結具により固着されたストッパー板87との間に介設されている。上記第1ロータ9がクランク軸38と共に上記一方向Aに対し逆回転しようとしたり、上記第2ロータ11がクランク軸38と共に上記反対方向Bに対し逆回転しようとするときには、上記第1、第2ワンウェイクラッチ31,32が上記ストッパー板87とカウリング77とを介しクランクケース35に係合して、上記各逆回転が防止される。
一方、上記第1、第2エンジン27,28が駆動して各クランク軸38がそれ自体で回転するときには、上記各第1、第2ワンウェイクラッチ31,32と各スタータクラッチ85とは互いに接触しない非接触型とされ、また、上記第1、第2ワンウェイクラッチ31,32と各スタータクラッチ85とは、上記クランク軸38には接触しない非接触型とされている。
また、上記発電装置1を電子的に制御する制御装置88が設けられている。この制御装置88には、点火プラグ44、および第1、第2エンジン27,28の各回転数を検出する回転数検出センサーやスロットル弁のスロットル開度を検出する開度検出センサーなどの各種センサー89などが電気的に接続されている。
上記発電装置1を駆動させて発電させようとする場合には、まず、上記第1始動装置29(もしくは第2始動装置30)のリコイルロープ84への操作によりこのリコイルロープ84を引張動作させて、上記スタータクラッチ85を介しクランク軸38をクランキングすることにより、上記第1エンジン27(もしくは第2エンジン28)を始動させ、これを上記一方向A(もしくは反対方向B)に回転駆動させる。この場合、上記第2エンジン28(もしくは第1エンジン27)が上記第1エンジン27(もしくは第2エンジン28)に連動して一方向A(もしくは反対方向B)に回転しようとすることは、第2ワンウェイクラッチ32(もしくは第1ワンウェイクラッチ31)により防止される。
次に、上記第2始動装置30(もしくは第1始動装置29)のリコイルロープ84への操作によりこのリコイルロープ84を引張動作させて、上記第2エンジン28(もしくは第1エンジン27)を始動させ、これを上記反対方向B(もしくは一方向A)に回転駆動させる。
すると、上記第1エンジン27が上記第1ロータ9を一方向Aに回転駆動させる一方、上記第2エンジン28が上記第2ロータ11を上記一方向Aとは反対方向Bに回転駆動させる。これにより、上記磁石8とコイル10とが相対運動し、これに伴い、このコイル10に電流が生じ、これが上記スリップリング61、ブラシ62、および電線64を通し受電装置63に三相交流電流として出力され、つまり、上記発電装置1による発電がなされる。
上記の場合、第1、第2エンジン27,28の各スロットル弁などへの操作や、上記制御装置88を介しての間接的な操作により、これら第1、第2エンジン27,28のそれぞれの回転速度を調整して、これらに連動する上記第1、第2ロータ9,11のそれぞれの絶対回転速度R1,R2を互いに相違させることが可能とされ、この状態での安定した発電装置1の連続駆動が可能とされている。
より具体的には、第1、第2エンジン27,28の回転速度は、それぞれ個別に、低速(エコモード、3000rpm)、高速(5000rpm)、および通常速(4000rpm)などが任意に選択可能であって、この選択により、例えば、上記第2ロータ11の絶対回転速度R2を上記第1ロータ9の絶対回転速度R1よりも小さくさせた状態で、上記発電装置1を連続駆動させることが可能とされている。また、上記第1、第2エンジン27,28の駆動中に、上記第1エンジン27を停止させて、上記第2エンジン28のみを駆動させることが可能とされている。
上記した第1エンジン27のクランク軸38の回転駆動に伴い上記第1冷却ファン68が回転して空気が付勢され、これにより、発電装置1の発電機2と第1エンジン27の下方の空気が上記第1空気取入口70を通り上記第1エンジン27のクランクケース35における対向部分50の内部に吸入されて、上記第1ロータ9と各磁石8とが空冷され、その後、上記第1冷却ファン68により付勢された空気が、上記第1空気排出口71を通り上記第1冷却ファン68の径方向外方で、上記発電機2の斜め上方に向かって、その外部に排出される(図2,4中矢印C)。
また、上記第2エンジン28のクランク軸38の回転駆動に伴い上記第2冷却ファン69が回転して空気が付勢され、これにより、発電装置1の発電機2と第2エンジン28の下方の空気が上記第2空気取入口72を通り上記第2エンジン28のクランクケース35における対向部分50の対向部分本体58の内部に吸入されて、上記スリップリング61とブラシ62とが空冷される。その後、この空気は、上記連通路73を通り上記第2エンジン28のクランクケース35における対向部分50の突出部材59の内部に吸入されて、上記第2ロータ11と各コイル10とが冷却され、その後、上記第2冷却ファン69により付勢された空気が、上記第2空気排出口74を通り上記第2冷却ファン69の径方向外方で、上記発電機2の斜め上方に向かって、その外部に排出される(図3,5中矢印D)。
また、上記各クランク軸38の回転駆動に伴い上記各エンジン冷却ファン76が回転し、これにより、外部の空気が上記他の空気取入口86を通り上記第1、第2始動装置29,30の各ハウジング83の内部に吸入されて、上記スタータクラッチ85が空冷される。その後、この空気は、上記空気取入口78を通り上記カウリング77の内部に吸入されて、上記第1、第2ワンウェイクラッチ31,32が空冷され、その後、上記カウリング77の空気取入口78を通りシリンダ39に向かって排出され、このシリンダ39が空冷される(図2,3中矢印E)。なお、上記第1、第2ワンウェイクラッチ31,32と、スタータクラッチ85とは、通常はクランク軸38側に対し非接触であるため、必ずしも上記した空冷が必要とされるわけではない。
上記構成によれば、発電機2と、この発電機2を駆動するエンジン3とを備えた発電装置において、
上記発電機2が、磁石8を支持して軸心7回りに回転可能となるよう支承される第1ロータ9と、上記軸心7回りに回転可能となるよう支承されて上記磁石8に対向する発電用コイル10を支持する第2ロータ11とを備え、
上記エンジン3が、上記第1ロータ9を上記軸心7回りの一方向Aに回転駆動させる一方、上記第2ロータ11を上記軸心7回りの上記一方向Aとは反対方向Bに回転駆動させるようにしている。
このため、上記エンジン3を駆動させて、上記第1ロータ9を一方向Aに回転させる一方、上記第2ロータ11を反対方向Bに回転させれば、上記磁石8とコイル10とが相対運動し、これに伴いこのコイル10に電流が生じ、これが出力され、つまり、上記発電装置1による発電が行われる。
上記の場合、第1、第2ロータ9,11は互いに逆回転させられるため、これら個々のロータ9,11の回転数は小さくても、これら両ロータ9,11の相対速度は大きくなり、よって、一方のロータのみを上記と同じ回転数で回転させた場合の従来の技術に比べて発電出力を倍増できるなど、発電出力を飛躍的に増大させることができる。また、このような発電出力の増大は、上記第1、第2ロータ9,11を互いに逆転させることにより得られたものであってロータの回転数を単に高速にさせたものではない。つまり、上記第1、第2ロータ9,11を回転駆動させるエンジン3をより低い回転数で駆動させても、発電出力を増大させることができることから、この発電出力の増大は、上記エンジン3から発生する騒音を小さく抑制して達成できる。
また、上記したように、発電出力の増大は、それぞれのロータ9,11の回転数を高速にさせることには依らないため、これらロータ9,11の回転数を低く抑制してこれらロータ9,11に大きい振動が生じないようにでき、よって、発電装置1における寿命上の問題点の発生を防止して、上記発電出力の増大を達成できる。
また、上記エンジン3と、上記第1、第2ロータ9,11との間に介設され、上記エンジン3に連動連結されて空気を付勢する第1、第2冷却ファン68,69を設けている。
このため、上記第1、第2冷却ファン68,69により付勢された空気(C,D)により、上記エンジン3と第1、第2ロータ9,11とが共に強制的に冷却されて、発電装置1が高温化することが防止され、よって、この点でも、発電装置1における寿命上の問題の発生を防止して、上記発電出力の増大を達成できる。
また、前記したように、エンジン3の下部にこのエンジン3の外部から上記第1、第2冷却ファン68,69側に向かって吸入される空気の空気取入口70,72を形成する一方、上記第1、第2冷却ファン68,69により付勢された空気を上記発電機2の上方に向かって排出させるようにしている。
このため、上記第1、第2冷却ファン68,69により付勢されて上記エンジン3と第1、第2ロータ9,11とを冷却した後の高温の空気は発電機2の上方に向かって排出されるため(C,D)、この高温の空気が上記空気取入口70,72を通って上記冷却ファン68,69側に吸入されるということは防止され、よって、上記エンジン3と第1、第2ロータ9,11の空気による冷却がより効果的になされて、発電装置1に寿命上の問題が生じることは、より確実に防止される。
また、上記エンジン3と第1、第2ロータ9,11とを冷却した後の空気を上記シリンダ39や、このシリンダ39から延出する不図示の排気管に向かわせれば、これらシリンダ39や排気管を冷却させることができる。
また、前記したように、第2ロータ11に上記コイル10と電気的に接続されるスリップリング61を支持させ、上記軸心7の軸方向で、上記スリップリング61の近傍に上記空気取入口72を配置している。
このため、上記スリップリング61はブラシ62への摺接と、この摺接状態での通電とにより高温になり易いが、この高温化は、上記発電機2と第2エンジン28の外部から上記空気取入口72を通って上記冷却ファン69側に吸入される空気によって冷却される(D)。よって、発電装置1に寿命上の問題が生じることは、更に確実に防止される。
なお、以上は図示の例によるが、上記発電機2を固定側部材4に対し直接的に支持させてもよい。また、上記エンジン3と発電機2とは同じ軸心7上に配置しなくてもよい。また、固定側部材4は上記第1、第2エンジン27,28用の共通の架台としてもよいが、なくてもよい。
また、上記発電機2と第1、第2エンジン27,28とはVベルト巻掛機構などの連動手段で互いに連動連結してもよい。また、上記磁石8をコイルで構成しスリップリングを介して外部から電圧を印加させるようにしてもよい。また、上記軸心7は垂直でもよく、傾斜していてもよい。
また、上記各対向部分50,50の突出端部にフランジを一体成形して、締結具により互いに固着させてもよい。また、上記第2エンジン28のクランクケース35における対向部分50の対向部分本体58と突出部材59とは互いに一体成形してもよい。
また、上記発電装置1により単相交流電流を出力させる場合には、上記スリップリング22は二つ設ければよく、図示の三相交流と、単相交流との2系統を出力させる場合には計5つのスリップリング22を設ければよい。
また、上記第1、第2エンジン27,28は、2サイクル、気筒数、総排気量、および直列型やV型のレイアウト形式など仕様は選択自由であり、また、これら各仕様を互いに相違させてもよい。また、上記第1、第2エンジン27,28は、そのクランクケース35がクランク軸38を境として上下に二つ割の上、下ケースを有する一般的な構造のものであってもよく、シリンダ39は上記クランク軸38の上ケースに突設されるシリンダ本体と、このシリンダ本体の突出端に締結具により着脱可能に固着されるシリンダヘッドとを備えるものであってもよい。
また、上記第1、第2始動装置29,30は、電動機を駆動源とするものでもよい。また、第1、第2ワンウェイクラッチ31,32は、上記第1、第2ロータ9,11と第1、第2エンジン27,28の各クランクケース35との間に介設してもよい。
発電装置の全体側面図である。 図1の部分(第1エンジン)拡大断面図である。 図1の部分(第2エンジン)拡大断面図である。 図2の4‐4線矢視断面図である。 図3の5‐5線矢視断面図である。
符号の説明
1 発電装置
2 発電機
3 エンジン
4 固定側部材
7 軸心
8 磁石
9 第1ロータ
10 コイル
11 第2ロータ
14 第1回転軸
15 締結具
16 ヨーク
19 第2回転軸
20 締結具
21 コア
27 第1エンジン
28 第2エンジン
29 第1始動装置
30 第2始動装置
31 第1ワンウェイクラッチ
32 第2ワンウェイクラッチ
35 クランクケース
35a クランクケース本体
36 軸受
37 軸受
38 クランク軸
48 他の軸受
59 突出部材
61 スリップリング
62 ブラシ
67 空冷装置
68 第1冷却ファン
69 第2冷却ファン
70 第1空気取入口
71 第1空気排出口
72 第2空気取入口
73 連通路
74 第2空気排出口
A 一方向
B 反対方向

Claims (3)

  1. 発電機と、この発電機を駆動するエンジンとを備えた発電装置において、
    上記発電機が、磁石を支持して軸心回りに回転可能となるよう支承される第1ロータと、上記軸心回りに回転可能となるよう支承されて上記磁石に対向する発電用コイルを支持する第2ロータとを備え、
    上記エンジンが、上記第1ロータを上記軸心回りの一方向に回転駆動させる一方、上記第2ロータを上記軸心回りの上記一方向とは反対方向に回転駆動させるようにし、
    上記エンジンと、上記第1、第2ロータとの間に介設され、上記エンジンに連動連結されて空気を付勢する冷却ファンを設けたことを特徴とする発電装置における空冷装置。
  2. 上記エンジンの下部にこのエンジンの外部から上記冷却ファン側に向かって吸入される空気の空気取入口を形成する一方、上記冷却ファンにより付勢された空気を上記発電機の上方に向かって排出させるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の発電装置における空冷装置。
  3. 上記第2ロータに上記コイルと電気的に接続されるスリップリングを支持させ、上記軸心の軸方向で、上記スリップリングの近傍に上記空気取入口を配置したことを特徴とする請求項2に記載の発電装置における空冷装置。
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