JP2006042425A

JP2006042425A - 発電装置

Info

Publication number: JP2006042425A
Application number: JP2004215107A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Hayashi; 芳信林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】回転体を真空中に浮上支持したまま外部回転入力によって回転させ、摩擦抵抗や空気抵抗を抑制した効率のよい発電を行うことができる、環境にやさしい発電装置の発電構造を提供する。
【解決手段】外周面に発電用磁石７を備えた円柱状の回転体５を、発電用コイル３を巻き付けた円筒状の発電ケース２内に収容し回転させて発電させる発電装置であって、前記発電ケース２の両端に固定磁石４，４ａを設けると共に、該固定磁石４，４ａに対向し磁気反発する同極の反発磁石８，９を回転体５の両端に設け、回転体５を発電ケース２内で浮上状態で支持すると共に、発電ケース２内のエアーを抜き出して真空状態となし、回転体５を外部回転入力によって回転し発電させる構成としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電用コイルと回転する発電用磁石の電磁誘導作用によって発電をする発電装置に関するものである。

従来、円筒状の発電ケースの内周面に沿って発電用コイルを設け、該発電用コイル内で発電用磁石を風力，水力等の自然エネルギーを利用した外部回転入力によって回転させることにより、発電用コイルと発電用磁石の電磁誘導作用によって発電をする発電装置は、特許文献１に示されるように既に知られている。
上記発電装置の発電用磁石からなる回転体は、発電ケースの上下の形成される軸受と下部磁石反発基板によって、回転体の中心部から上下に突設したシャフト（回転軸）を支持することにより、回転体を空中に浮上させて風力受動部の自重圧を軽減して発電する発電構造となっている。
特開２００１−９９０４６号公報

上記発電装置の回転体は、下部磁石反発基板によって浮上状態で支持されるので、風力受動部の自重圧を軽減し発電する利点を有しているが、発電ケースに対しシャフトを軸受によって支持するので、発電装置の発電に軸受部の摩擦抵抗を伴う欠点がある。また軸受はシャフトの上下動を微小に許容する隙間を有するのが一般的であり、この隙間が発電装置を傾斜させたりすると回転体の揺れを誘発し異常振動を起こす欠点がある。

さらに、この発電装置は回転体に風力による自然エネルギーを常時回転供給しなければ、継続発電しない欠点がある。また回転体を浮上支持するため、シャフト及び軸受並びに下部磁石反発基板等の多くの部品を必要としコスト高になると共に、構造が複雑で精度を要する組み立てが必要になる等の問題がある。また発電ケース内を真空状態にして回転体を回転したい場合に、発電ハウジング内のみを真空状態にすることが困難であり、且つ風力受動部と連結して外部回転入力を取り入れるシャフトと軸受の、気密構造を保持することが困難で構成が複雑化する等の問題もある。

上記課題を解決するため本発明の発電装置は、第１に、外周面に発電用磁石７を備えた円柱状の回転体５を、発電用コイル３を巻き付けた円筒状の発電ケース２内に収容し回転させて発電させる発電装置において、前記発電ケース２の両端に固定磁石４，４ａを設けると共に、該固定磁石４，４ａに対向し磁気反発する同極の反発磁石８，９を回転体５の両端に設け、回転体５を発電ケース２内で浮上状態で支持すると共に、発電ケース２内のエアーを抜き出して真空状態にする真空形成部を設け、回転体５を外部回転入力によって回転させる外部入力部を設けたことを特徴としている。

第２に、発電ケース２に設けた固定磁石４，４ａと回転体５に設けた反発磁石８，９を、互いの対向面に中心部から形成した円錐面をなす凹部６５と凸部６６を嵌合状態で同芯上に近接させてなることを特徴としている。

第３に、発電用磁石７を筒状の取付部材６の外周面に設けると共に、該取付部材６の両端に反発磁石８，９を設けて回転体５を構成することを特徴としている。

第４に、外部回転入力を回転駆動部１０によって断続的に供給し、回転体５を継続回転させる機構としたことを特徴としている。

第５に、風又は液体等の流体による自然エネルギーと、動力機器による動力エネルギーとの外部回転入力を、選択的に切り替えて回転体５を回転駆動する切替手段を設けたことを特徴としている。

第６に、回転体５に設けた反発磁石８に、磁気吸引される異極のクラッチ磁石２５を遠近作動可能に設け、外部回転入力をクラッチ磁石２５の磁気吸引力によって回転体５に断続可能に伝達することを特徴としている。

第７に、発電ケース２に内部のエアーを外部操作によって出し入れする真空ポンプ部を設け、発電ケース２内を真空状態と非真空状態に切り換え可能に構成したことを特徴としている。

上記のように構成される本発明の発電装置は、発電用磁石を有する回転体を、発電ケースの真空状態内で固定磁石と反発磁石の磁気反発力によって浮上状態で支持することにより、外部回転入力が付加されるとき回転体は真空中に浮上したまま回転するので、摩擦抵抗や空気抵抗を抑制し発電効率を上げることができる。また回転体は外気と遮断した真空状態内で回転するので、空気の対流による熱の移動や音の発生及び伝達を抑制することができる。

発電ケース側の固定磁石と回転体側の反発磁石を、互いの対向面に形成した円錐面状の凹部と凸部を嵌合状態で近接させることにより、真空中における回転体の回転中心の位置決めを簡単に行うことができ、またスムーズな回転を継続させることができる。

外周面に発電用磁石を設けた筒状の取付部材の両端に反発磁石を設けることにより、回転体の内部を中空状にし軽量化をすることができる。また回転体の慣性回転を促すことができる。

回転駆動部によって外部回転入力を断続的に供給し回転体を回転させることにより、外部回転入力エネルギーを節約した発電をすることができる。

風又は液体等による自然エネルギーと、動力機器による動力エネルギーとの外部回転入力を、選択的に切り替えて回転体を回転駆動することにより、自然エネルギーによる発電が困難な場合に動力エネルギーを補助的に利用でき、回転体の継続回転を促し発電を連続して行うことができる。

回転体に設けた反発磁石と磁気吸引される異極のクラッチ磁石を遠近作動可能に設け、反発磁石とクラッチ磁石の磁気吸引力によって外部回転入力を回転体に伝達することにより、回転中又は停止中の回転体に大きな回転衝撃を伴うことなく外部回転入力をスムーズに断続することができる。

エアーを出し入れする真空ポンプ部を発電ケースに設けることにより、発電ケース内を真空状態にして回転体の慣性回転を促進させると共に、発電ケース内を非真空状態に切り換えエアー抵抗によって、回転体の回転停止を簡単に行うことができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図面において符号１は本発明に係わる回転体磁気浮上真空型発電装置( 以下単に発電装置と言う) である。この発電装置１は筒状の発電ケース２に巻き付け状態で設置される発電用コイル３と、発電ケース２内の上下に固定される固定磁石４，４ａと、固定磁石４，４ａの間で磁気反発力によって浮上支持される回転体ユニット（以下単に回転体と言う）５等から構成される。

発電ケース２は、非磁性材で形成される円状筒の上下端がケース蓋２ａ，２ｂで閉鎖される気密構造とし、筒体の外周に発電用コイル３が後述する巻き付け構造によって設置される。また発電ケース２はケース蓋２ａ，２ｂに後述する固定磁石４，４ａを取付固定し、両者間に介挿される回転体５を、互いの磁気反発力によって浮上させ筒軸中心に回転可能に支持する。

回転体５は、筒状又はリング状の取付部材６の外周に複数の発電用磁石７を、Ｎ極とＳ極が交互に配置されるように筒軸方向に取付固定し、取付部材６の上下端に後述する形状の反発磁石８，９を取付固定したユニット構造にしている。
この構成により、前記固定磁石４，４ａと反発磁石８，９は同極合わせで対向されて磁気反発し、回転体５を発電ケース２内で一定の回転間隙を形成して浮上させた状態で支持することができ、機械的摩擦を伴わない軸支構造にすることができる。

また反発磁石８と反発磁石９を接続することなく離間させ、両者間に中空室を形成するので、回転体５を軽量で廉価な構成にすることができる。また中空室内に軸部を有することなく発電用磁石７の配置によって外周側の質量を大きくするので、回転体５の慣性回転を高めることができる。上記中空室内にはプラスチック材等の軽量な充填部材を必要により設けることができると共に、この部材を筒状の取付部材６に代えて発電用磁石７及び反発磁石８，９を設けることもできる。

さらに、図示例の発電ケース２側の固定磁石４，４ａと回転体５側の反発磁石８，９は、互いの対向面に後述する円錐面状の凹部６５と凸部６６を形成し、回転体５の組み付け時に各対となる凹部６５と凸部６６を磁気反発力に抗し同芯的な嵌合状態で近接させる。
これにより真空中において、凹部６５と凸部６６間に円錐面に沿った回転間隙を形成し、回転体５の回転中心を簡単に位置決めすることができ、回転体５の回転を心振れを防止しスムーズに行うことができる。

従って、回転体５は機械的な軸支構造を省略しながら回転中心を保持するので、発電装置１が斜め又は横方向に設置される場合でも、回転摩擦によって慣性回転を妨げることなく、小さな外部回転入力によって回転体５を効率よく回転することができる。また回転体５が長大で大重量のものであっても、回転中心の位置決め誘導を確実にして磁気浮上支持を可能にするので、大型の発電装置を簡単且つ廉価に構成することができる。

尚、回転体５を浮上支持するセット手段は任意に行うが、例えば底のケース蓋２ｂを発電ケース２に対しネジ込み構造にし、回転体５を発電ケース２内に挿入した状態で回転間隙の調整をしながら閉鎖固定をすることにより、磁力に抗し簡単に行うことができる。
また凹部６５と凸部６６は固定磁石４，４ａと反発磁石８，９に対し、図示例のものとは逆向きの対になるように形成し凹凸嵌挿することもできる。また回転体５は上記浮上支持をメイン構造にしながら、回転体５の中心部を補助的に支持する補助軸支構造を付加することもできる。

一方、発電ケース２は内部のエアーを外部操作によって出し入れ可能に構成している。例えば真空ポンプ及び切換バルブ等からなる図示しない真空形成部と接続する構成としている。
この際、発電ケース２を後述する外ケース１９によって覆う場合には、気密に形成された外ケース１９に真空ポンプ部を設け該外ケース１９内を真空状態にすると、回転体５及び発電用コイル３等を外気と遮断することができる。

以上のように真空状態にされる発電装置１は、内部を外気と遮断し空気の対流による熱や音の伝達移動を抑制することができ、また空気抵抗を僅少又は皆無状態にして、磁気浮上された回転体５の慣性回転を促すことができる。従って、発電装置１は前記磁気浮上支持の効果に併せ、回転体５を回転させるとき空気抵抗や熱損失を低減できるので、外部回転入力をできるだけ節約して行う省エネ発電を可能にすることができる。そして、多用途で携帯が便利な小型の発電装置を得るとともにその発電効率を上げ、特に軸支構造を簡潔で軽量化することができる。

上記真空ポンプ部を備えた発電装置１は、真空ポンプ部を切換手段を設けることにより、発電ケース２内に外部エアーを入れて非真空状態にすることができるから、慣性回転をしている状態の回転体５をエアー抵抗によって制動することができる。

尚、回転している回転体５の制動は、上記のものに限定することなく外部から遠近操作される図示しないブレーキ用磁石又は機械的制動を行うブレーキ構造にすることもできる。また固定磁石４ａ側を回転体５に近接作動可能にして磁力制動をしたり、この際固定磁石４ａの表面で摩擦制動を行う等の手段にすることもできる。
また図示例の固定磁石４，４ａ及び反発磁石８，９は永久磁石を利用したが、これに限定されるこなく電磁石を選択採用することもできる。この場合には電流がＯＮされたとき回転体５を浮上支持し、電力を徐々に弱くしＯＦＦ操作すると回転体５の制動停止をコントロールすることができる。

また発電用コイル３は、図３に示すように発電ケース２の外周上下端に複数のコイル掛具２ｃを突設し、一側と他側の上下に位置するコイル掛具２ｃ，２ｃにコイル線を巻き掛けると、回転体５の発電用磁石７に対し交叉方向にコイル巻きをすることができる。このコイル巻き手段によれば複数のコイル線は互いにたすき掛け状となるので、コイル線の曲率を小さくしないで巻き付けることができる。また斜めに傾けられたコイル線に対し発電用磁石を回転移動させて発電効率を上げることができる。尚、コイル線は予めリング状に束ねたものをたすき掛けすることもできる。

以上のように構成される発電装置１は、回転駆動部１０の駆動力によって回転体５が真空状態の発電ケース２内で回転されると、各反発磁石９が巻き掛けされた発電用コイル３内を近接状態で回転することにより、従来のものと同様に電磁誘導作用によって発電用コイルに起電力を発生し電力を取り出すことができる。これにより取り出された電力は、バッテリー３ａに蓄電したり任意な駆動部（作業部）を直接的に駆動することができる。

次に回転駆動部１０について図１，図２を参照し説明する。この回転駆動部１０は、風力回転駆動部（自然エネルギー入力部）１１や動力機器駆動部（動力エネルギー入力部）１２等の任意な外部回転駆動手段によって回転される駆動軸１３と、該駆動軸１３の回転動力を断続可能に伝える回転体クラッチ機構１５と、風力回転駆動部１１と動力機器駆動部１２間で動力を断続する駆動クラッチ機構１６と、上記駆動手段と駆動軸１３の間に設置される変速手段（増速機構）１７等から構成される。

図示例の発電装置１は、発電ケース２の発電用コイル３及び回転体５等からなる発電ユニットを、発電外部外ケース（外ケース）１９によって開閉可能に覆うユニット構造となっている。そして外ケース１９の上蓋上面に、風力回転駆動部１１と動力機器駆動部１２を支持し、且つ駆動クラッチ機構１６を有する変速手段１７を構成する伝動ケース２０を取付固定している。

回転体クラッチ機構１５は、公知の構成からなる遠心重垂機構２１の作動筒２２を駆動軸１３にスライド可能に嵌挿し、該作動筒２２に椀形状のクラッチアーム２３を設けている。このクラッチアーム２３は内周の下端部に反発磁石９と異極で磁気吸引可能なクラッチ磁石２５が設置され、該クラッチ磁石２５を発電ケース２の上部外周面に沿って上下移動させることができる。

上記のように構成される回転体クラッチ機構１５は、風力回転駆動部１１の動力によって駆動軸１３が回転増速されることに伴い、遠心力によって遠心重垂機構２１の重垂を外方移動させ、クラッチアーム２３を点線で示すように下方に移動させる。これによりクラッチ磁石２５が異極の反発磁石９と引き合って接続状態にすることができ、発電ケース２の外側から回転体５を磁気吸引によりスリップ伝動可能に回動駆動する。

また駆動軸１３の回転が所定回転以下になると、遠心重垂機構２１が元の状態に復帰してクラッチ磁石２５の磁気吸引伝動を断つので、回転体５は真空中における慣性回転が妨げられることなく継続回転される。このクラッチ機構１２のクラッチ断作動は、風力回転駆動部１１の回転が弱風によって所定回転以下に落ちたとき、又は後述するソレノイド２６によって駆動クラッチ機構１６がクラッチ断作動されたときに行われる。

上記駆動クラッチ機構１６は、手動又は自動操作に基づくスイッチ操作によってＯＮ，ＯＦＦされると、ソレノイド２６を作動し内部の駆動クラッチを断続することができ、これにより風力回転駆動部１１の回転軸９６からの伝動を断つことができる。
また図示しない回転検知手段が風力回転駆動部１１側の回転を所定値より低回転であると検知したとき、その検知指令によってソレノイド２６を作動し、駆動クラッチ機構１６をクラッチ切にすると共に、同時に動力機器駆動部１２を作動させることができる。

これにより動力機器駆動部１２の回転動力を駆動軸１３に伝えることができ、回転体クラッチ機構１５を介して、回転体５を動力エネルギーによって継続回転可能に制御することができる。尚、動力機器駆動部１２は燃料エンジンの動力を適宜な伝動手段によって伝動する構造にすることができる。

以上のような回転伝動系を備える発電装置１は風力回転駆動部１１の回転が弱風及び風流停止によって落ちたとき、回転駆動部１０の制御作動によって風力回転駆動部１１との伝動を断ち、且つ動力機器駆動部１２を作動し回転体５を継続回転させるので、回転体５による発電を停止させることなく安定した発電をスムーズに行うことができる。

また動力機器駆動部１２は、回転体５が設定された発電可能回転域（通常回転）になると、発電ユニット側に設けられる図示しない回転検知手段がこれを検知し、その検知指令によって回転停止され、燃料或いは電気等の動力エネルギーを節約しながら、回転体５の慣性回転により発電することができる。また回転検知手段が回転体５の通常回転以下の低回転を検知したときは、その検知指令によって再び動力機器駆動部１２をＯＮせしめ回転体５を回転付勢することができる。

従って、上記のような制御手段を備える発電装置１は、風力等の自然エネルギーで回転駆動される風力回転駆動部１１を主動力として回転体５を回転し発電することができる。
そして、自然エネルギー利用発電が困難になったときは、補助エネルギーとしての動力機器駆動部１２からの外部動力を利用して回転体５を自動的に継続回転するので、スムーズな発電を連続して行うことができる。

さらに、各種の外部エネルギーによって回転体５が所定回転以上に回転付勢されたときに、回転体クラッチ機構１５によって外部エネルギーの供給を一時的に不要にすることができるので、省エネ効率の高い発電を簡単に可能とすることができる。

この際実施形態の回転クラッチ機構１５は、磁石の吸引力による伝動クラッチ構造にしたことにより、クラッチ入り切り時に磁気吸引力に抗して回転体５及びクラッチアーム２３のスリップ回転を許容することができる。従って、機械的クラッチのように構造を複雑化させたり回転衝撃を生じさせることのない、スムーズなクラッチ操作を行うことを可能にする。

次に図５〜図８を参照し本発明の別実施形態に係わる発電装置１について説明する。尚、前記第１実施形態のものと同様な構成については説明を省略する。この発電装置１は横向き姿勢で回転可能に支持される回転体５を、外ケース１９の一側に設置される駆動部１０から外部回転入力によって断続可能に伝動し、前記第１実施形態のものと同様に省エネ発電をすることができる。

この発電装置１の回転体５を内装する発電ケース２は、外ケース１９内に複数の支持片３０によって取付間隔を有して支持される。そして、コイル線を帯状リングとして束ねて形成した複数の発電用コイル３を、発電ケース２の外周に略等間隔に配置した構成となっている。また断面長方形で帯状をなす図示例の発電用コイル３は、その長手方向を棒状の発電用磁石７と略平行状態にして設置するので、発電を効率よく行うことができる。

尚、発電用コイル３は図示例のように１本のコイル線を束ねた帯状リングのものに限ることなく、プリント配線されたテープ状のコイル線を積層し帯状リングに構成することもできる。また上記発電用コイル３そのものが、例えばコイル支持用の心材を有して剛体構造で製作される場合は、該発電用コイル３の支持部材を利用して固定磁石４，４ａを支持することにより、取付部材６を省略した簡潔な構成にすることもできる。

この発電装置１の回転駆動部１０は、右側の発電用磁石７の中心部に設けた被クラッチ部材３１を固定磁石４の中心部に嵌挿させ、該被クラッチ部材３１に伝動ケース２０に内装したクラッチ部材３２を係脱可能に噛合させる構成となっている。３３は被クラッチ部材３１とクラッチ部材３２を断続させるクラッチ部である。

クラッチ部材３２は、その軸部を動力機器駆動部１２によって駆動される電動ギヤ３４にスライド可能に係合支持し、ソレノイド２６によって軸中途に設けたシフター部３５が進退作動されることにより、クラッチ部３３を介し被クラッチ部材３１に係脱される。
尚、上記各部を内装する伝動ケース２０は外ケース１９に対し気密構造によって取付固定される。また図示例のクラッチ部３３は一般的な爪噛合型のクラッチにしたが、異極の磁石を接離可能に対向させることにより、前記のもと同様に磁気吸引伝動が可能な構成にすることもできる。

次に図１０〜図１７を参照し、本発明の発電装置１を自動車４０に搭載した使用例について説明する。図示例の自動車４０は走行駆動系に油，ガス等を燃料とする在来型のエンジン４１と電力エネルギーによって駆動される走行モーター４６を備え、該走行モーター４６等に電力を供給する別動力源として、本発明の発電装置１と、走行時の振動を利用して発電する振動型発電装置１ａと、走行時の風流を利用して発電する風流型発電装置１ｂと、公知の構成からなる太陽光発電装置１Ｃ等を備えた構成としている。

上記構成により各発電装置で発電される電力はバッテリー４５に蓄電され、該バッテリー４５から供給される電力によってエンジン４１に並設される走行モーター４６を選択的に駆動し、エンジン４１の燃料消費量を低減可能なハイブリッド車を提供する。

この自動車４０の一実施形態は図１１に示すように、左右の前輪４７或は後輪４９を駆動可能とするトランスミッション５０に、選択伝動機構５１を介しエンジン４１と走行モーター４６の出力軸をそれぞれ接続し、両者の動力をトランスミッション５０に選択的又は並列的に入力し、前輪４７或は後輪４９を駆動する。
走行モーター４６に電力を供給するバッテリー４５は、図１２で示すように振動型発電装置１ａと風流型発電装置１ｂと太陽光発電装置１ｃと、エンジン４１が有するダイナモ４１ａにより発電した電力によって充電される。

このとき発電される特定の電力は複合的に直流電源に変換する変換装置５２を介して蓄電し、発電装置１によって発電された電力は変換装置５５を介して蓄電する。またバッテリー４５は発電装置１と走行モーター４６をそれぞれ変換装置５３，５４を介して駆動する。同図において５９は発電装置１の発生電圧検知部であり、この発生電圧検知部５９は発電装置１による発生電圧が規定以上の場合に、例えば図示しない駆動モータで構成した動力機器駆動部１２をＯＦＦにし、且つ規定電圧以下の場合は動力機器駆動部１２に電力を供給し駆動するように制御することができる。

この自動車４０は、車体側に取付支持した振動型発電装置１ａを各車輪４７，４９を支持する軸部５６，５６と連結して設け、風流型発電装置１ｂを屋根５７に着脱可能又は一体的に設け、太陽光発電装置１ｃを風流型発電装置１ｂの天井部に設置する。
またバッテリー４５と発電装置１は、自動車４０が一般的な乗用車である場合に、トランク内に収容設置される。

次に図１４を参照し振動型発電装置１ａについて説明する。この振動型発電装置１ａはシリンダー状の外ケース１９の上端部に設けた取付部６０を車体側に取付支持し、外ケース１９内で緩衝作用を有して進退作動可能に内装されるロッド６１の取付部６２を車軸に連結する。これにより振動型発電装置１ａは、走行時に生ずる各車輪４７，４９の振動を緩衝して車体を防振支持すると共に、走行時の振動エネルギーを利用して発電するサスペンション型の発電装置を構成する。

上記振動型発電装置１ａは、両端に取付部６０とロッド６１のスライド支持部６３を有する外ケース１９内に、円筒状の発電ケース２を発電用コイル３の設置間隔を有して内装している。そして、発電ケース２の外周に発電用コイル３を複数段に巻き付けた状態で設置し、発電ケース２内の両端部に前記第１実施形態のものと同様の固定磁石４，４ａを設け、固定磁石４，４ａの間でロッド６１の先端部に設けた発電用磁石７を往復移動可能に設けている。

図示例の振動型発電装置１ａは、発電用磁石７をスライド支持部６３側から挿入されるロッド６１の先端部に取付固定して中空室の中央に位置せしめ、且つ発電用磁石７の上下に該発電用磁石７の往復移動に伴い、後述するように追随作動する遊動型の発電用磁石７ａ，７ｂを配置している。
上記下側の発電用磁石７ｂは中心部の孔をロッド６１に挿入した状態で遊嵌支持させ、且つ上側の発電用磁石７ａは固定磁石４と発電用磁石７の間に介挿し遊嵌される。

固定磁石４，４ａ及び発電用磁石７ａ，７ｂは、それぞれ相対向する磁石面を略等しい磁力を有する同極となして配置し、且つ相対向する磁石の表面に円錐面をなして凹凸嵌合可能形状の凹部６５と凸部６６が、前記発電装置１で示したものと同様に形成され相対向する磁石表面積を増大せしめている。また相対向する同極の各磁石の磁気反発力によって形成される間隔（緩衝間隔）は、図示するように無負荷状態において略等しい距離となるように設定されることが望ましい。

これによりロッド６１が上方作動し発電用磁石７が上昇すると、上方の発電用磁石７ａの上下の緩衝間隔は磁気反発力に抗して縮小される。このときロッド６１の上昇方向への緩衝が磁気反発力によって行なわれ、またエアー或いはガス等の気体を封入したものにあっては、シリンダー室内の気体も圧縮されるので緩衝力を高めることができる。そして、上昇方向の負荷が軽減される程度に応じ緩衝間隔は大きくなると共に、ロッド６１の下方作動で発電用磁石７が下降すると、下方側の緩衝間隔が縮小し発電用磁石７を緩衝支持することができる。

以上のように振動型発電装置１ａは、ロッド６１を介して発電用磁石７及び発電用磁石７ａ，７ｂが上下動することにより、発電コイル３に対して相対移動し起電流を生じ発電することができる。従って、車体側と車軸５６を連結する振動型発電装置１ａは、上下方向の緩衝を行うので、走行時の振動を緩衝するサスペンションを兼ねる発電装置として、自動車４０の走行安定性と走行時の省エネ効果を向上させることができる。

次に振動型発電装置１ａの別実施形態について図１５を参照し説明する。尚上記実施形態のものと同様な構成及び作用については説明を省略する。この振動型発電装置１ａは外ケース１９と発電ケース２の間に、リング状に分割形成されてＮ極，Ｓ極が交互になる複数の発電用磁石７を上下方向に配設している。そして、発電ケース２のシリンダー室内においてロッド６１に取付固定したコイル取付部６８に発電用コイル３を上下方向に設けている。またコイル取付部６８の上下と取付部６０とスライド支持部６３の間に振動緩衝ようのスプリング６９，６９を介挿している。

従って、この構成による振動型発電装置１ａは、ロッド６１を介して発電用コイル３が上下動し発電用磁石７に対して相対移動するので起電流を生じ発電することができる。またロッド６１の上下方向の緩衝はスプリング６９，６９が行うので、サスペンション型の発電装置にすることができる。尚、上記のように構成される振動型発電装置１ａは、自動車のサスペンション部に限ることなく、緩衝を要する任意の振動発生部又は往復運動発生部のエネルギーを有効利用して発電することができる等の利点がある。

また振動型発電装置１ａは例えば図１３で示すように、車体等の支持部と車軸５６等の振動発生部を梃子機構等の運動増幅部５６ａを介して連結することにより、振動発生部の往復運動を増幅し発電用磁石７と発電用コイル３の相対運動を大きくし発電効率を高めることができる。
即ち、同図に示す運動増幅部５６ａは、サスペンション５６ｂで支持される車軸５６の上下運動を、支点軸５６ｃで支持される梃子杆５６ｄによって増幅し、該梃子杆５６ｄと連結するロッド６１を大きく往復運動させることにより、振動型発電装置１ａによる発電を効率よく行う構成にしている。

次に図１６, 図１７を参照し風流型発電装置１ｂについて説明する。この風流型発電装置１ｂは、吸気孔と排気口を前後方向に有する風路７０を備えたケース７１内に設置される発電部７２を、走行時に生ずる気流を風路７０内に取り入れ、発電部７２の羽根車（回転体）７３を回転させることにより発電する構成となっている。

上記発電部７２は、リング状の内周に発電用磁石７を列設すると共に外周に複数の羽根７５を放射方向に突設した回転体７３を、ケース７１内に回転可能に支持している。また発電用磁石７に対設される発電用コイル３は、回転体７３の内部においてケース７１の下壁側又は上壁側に固定支持される。

図示例の回転体７３は、その回転支持部７６をケース７１の上下に設けた支持用磁石７７，７７によって磁気浮上させた状態で支持される。この支持用磁石７７，７７は、回転体７３の回転支持部７６に設けられる発電用磁石７、又は別の支持用磁石と磁気反発力し、回転体７３を磁気浮上する。

以上のように構成される風流型発電装置１ｂは、自動車４０の走行に伴う気流を羽根７５が受けて回転体７３を回転し、このとき発電用コイル３に対し発電用磁石７を相対回転させて発電することができる。
尚、図示例の風流型発電装置１ｂは、自動車４０の屋根に着脱可能に設けた例を示したが、気流が生ずるドアや床下等の任意な箇所にも設けることができる。
また太陽光発電装置１ｃは、ソーラパネル発電型のものを風流型発電装置１ｂの上壁面に設けると、ケース７１を取付部材に兼用した簡潔なユニット構造にすることができる。

次に図１８〜図２０を参照し、発電装置１を利用して発電を行う利用発電装置の各例について説明する。図１８に示す利用発電装置は、図１で既述したものと同様の発電装置１を用い、その駆動軸１３に水流駆動機構８０を設け水流エネルギーによって回転体５を回転し発電を行う構造にしている。図示例の水流駆動機構８０は、発電装置１の駆動軸１３に水車８２を有する回転車軸８３を有する伝動ケース８１を揺動可能に支持し、且つ伝動ケース８１の下部にフロート８５を設けている。

以上のように構成される水流の利用発電装置は、例えば川の流れの中で水流駆動機構８０をフロート８５を介して浮かべた状態で設置することができ、水車８３が水流によって回転されると、この回転を伝動ケース８１及び駆動軸１３を介して前記回転体５を回転することができ、既述の態様を以て発電装置１による発電を行うことができる。

図１９で示す利用発電装置は、前記発電装置１の駆動軸１３に、波によって揺動運動を行うことが可能な揺動駆動機構８６を設け、該揺動駆動機構８６の揺動体（振り子）８７を支持する支持軸８８の揺動回動によって、発電装置１の駆動軸１３を介して回転体５を回転し発電を行う構造にしている。

図示例の揺動駆動機構８６は、揺動運動を一方向に回転させる回転変換機構８９を支持軸８８に設けることにより、回転変換機構８９及び駆動軸１３を介し回転体５を一方向に連続的に回転させて発電することができる。上記揺動体８７は密閉されたＵ字状をなす中空部材で形成し、該揺動体８７の内部に所定量の液体を移動可能に収容することが望ましい。

この場合、Ｕ字状の容器内に水等の液体を収容した揺動体８７は、波の揺れによって支持軸８８を中心に一側に傾動すると液体も同方向に内部移動するので、揺動体８７の揺動運動を加速することができる。また移動した液体はこの後に反動し逆流するので、波の揺れ戻しに伴う揺動体８７の復帰作動を液体の移動によって速やかに行うことができる。
従って、揺動体８７は小さな波によって揺動される場合でも、液体の移動によって大きく且つ速やかに揺動運動を繰り返すことができて効率のよい発電を行うことができる。

また上記のように構成される発電装置１は、一つの駆動軸１３に対し複数の揺動体８７を同軸に列設することができる。また揺動駆動機構８６を備える発電装置１を複数並べた状態で船舶又は浮遊構造物に設けることにより、波に揺られることを利用した水上型の利用発電装置を新規に提供することができる。

さらに船舶等に設置される利用発電装置は、揺動体８７を小型化し複数配置することにより、各揺動体８７の揺動運動に起因する船舶等のバランスを改善し転倒を防止を簡単に行うことができる。また同図で示すように揺動体８７に対し、その揺動アーム等の揺動部分に前記振動型発電装置１ａを設けることもでき、該振動型発電装置１ａと発電装置１を併合し発電効率を上げることができる。

次に図２０に示す別の利用発電装置について説明する。この利用発電装置は前記発電装置１と振動型発電装置１ａと太陽型発電装置１ｃを共に一体的なユニット構造となし、湖沼や河川或いは海に簡単に設置することができ、浄水作用や水を利用した各種生物の養殖や栽培等に有効活用可能な環境型製品となるようにしている。
図示例の利用発電装置は、水底に立設した支柱９０及び他のアンカー類によって、メインフレームの支持台９１を水上に支持し、該支持台９１の中心上部に風力回転駆動部１１を備えた発電装置１が設置される。

また支持台９１の裏側には、複数の前記振動型発電装置１ａを下向き姿勢で揺動可能に取付支持し、各振動型発電装置１ａのロッド６１を支柱９０に遊嵌支持されたフロート９２と連結している。このフロート９２は、支柱９０に対し中心部に形成される支持孔を挿入し、上下及び揺動可能に遊嵌された状態で水面に浮上支持される。

太陽型発電装置１ｃは発電装置１及び支持台９１を覆うドーム型とし、その外周縁を支持台９１の外周部に対し着脱可能に取付固定している。そして、太陽型発電装置１ｃと支持台９１の間に形成される空間部内には、各発電装置によって発電した電力を蓄電するバッテリー４５、及び吸水管９３を介して汲み上げた水をノズル９４から水面に散水するポンプ９５、並びにエアーを吸い込んで水底部に供給するエアーポンプ（図示を省略する）、また装置をコントロールするコントロールボックス等が設置される。

図示例の風力回転駆動部１１は、上風車１１ａと下風車１１ｂの複数の風車を、それぞれ二重構造の回転軸９６，９７で支持し、該回転軸９６，９７の軸端にそれぞれ発電用の回転体５，５を設けて発電する。上記上風車１１ａと下風車１１ｂが備える羽根は互いに逆向き羽根に形成する。これにより上風車１１ａと下風車１１ｂは風によって右回りと左回りに逆回転をさせることができ、互いの回転反力を相殺することができる。また大径の下風車１１ａに該下風車１１ａより小径な上風車１１ｂを近接させて設置することにより、風力回転駆動部１１をコンパクトに纏めて構成することができる。

以上のように構成される利用発電装置は、風力によって発電する発電装置１と波力によって発電する振動型発電装置１ａと、太陽光によって発電する太陽型発電装置１ｃとを一体的なユニット構造にしているので、自然環境のなかで各発電装置の何れかを発電作動することができ、継続的な電力の取り出し及びポンプ４５や必要によって設けられるランプ等の機器類の使用を連続的に行うことができる。

尚、図示例のフロート９２は下向き円錐形をなす中空状ドラムとし、内部に所定量の液体（水）を収容している。これによりフロート９２が波や水流によって振動するとき、内部の液体を揺らし液体の作動によってもフロート９２の振動を促進する。
また水底には石積み又はコンクリート施工によって山方をなす山部９９を設置し、その頂部を前記フロート９２の中心部の直下に位置させる。これにより水中で山部９９に沿って強制的に発生させる水流をフロート９２に指向させ、フロート９２の振動を促進し発電効率を上げることができる。

本発明に係わる発電装置の構成を示す正面断面図である。図１の平面図である。図１の発電用コイルの巻き掛け構造を示す正面図である。図３の平断面図である。本発明の別実施形態に係わる発電装置の構成を示す正断面図である。図５の発電用コイルの巻き掛け構造を示す正面図である。図５のＡ−Ａ線断面図である。図５の回転体の右側面図である。本発明の発電装置及び別の発電装置を設置した自動車の側面図である。図９の平面図である。図９の自動車の電動構造及び発電構造を示す平面図である。図９の自動車の発電構造を示す平面図である。図９の自動車に設置される振動型発電装置の取付構造を示す側面図である。振動型発電装置の構成を示す正断面図である。振動型発電装置の別実施形態の構成を示す正断面図である。風力型発電装置の構成を示す平断面図である。図１６の側断面図である。発電装置を水流によって発電する利用発電装置の斜視図である。発電装置を揺動駆動機構によって発電する利用発電装置の斜視図である。風力型の発電装置に振動型発電装置と風力型発電装置と太陽型発電装置を並設した利用装置の構成を示す正断面図である。

符号の説明

１発電装置
２発電ケース
３発電用コイル
４，４ａ固定磁石
５回転体（回転体ユニット）
６取付部材
７発電用磁石
８，９反発磁石
１０回転駆動部
１２動力機器駆動部
２５クラッチ磁石
６５凹部
６６凸部

Claims

外周面に発電用磁石（７）を備えた円柱状の回転体（５）を、発電用コイル（３）を巻き付けた円筒状の発電ケース（２）内に収容し回転させて発電させる発電装置において、前記発電ケース（２）の両端に固定磁石（４），（４ａ）を設けると共に、該固定磁石（４），（４ａ）に対向し磁気反発する同極の反発磁石（８），（９）を回転体（５）の両端に設け、回転体（５）を発電ケース（２）内で浮上状態で支持すると共に、発電ケース（２）内のエアーを抜き出して真空状態にする真空形成部を設け、回転体（５）を外部回転入力によって回転させる外部入力部を設けた発電装置。
発電ケース（２）に設けた固定磁石（４），（４ａ）と回転体（５）に設けた反発磁石（８），（９）を、互いの対向面に中心部から形成した円錐面をなす凹部（６５）と凸部（６６）を嵌合状態で同芯上に近接させてなる請求項１の発電装置。
発電用磁石（７）を筒状の取付部材（６）の外周面に設けると共に、該取付部材（６）の両端に反発磁石（８），（９）を設けて回転体（５）を構成する請求項１又は２の発電装置。
外部回転入力を回転駆動部（１０）によって断続的に供給し、回転体（５）を継続回転させる機構とした請求項１又は２又は３の発電装置。
風又は液体等の流体による自然エネルギーと、動力機器による動力エネルギーとの外部回転入力を、選択的に切り替えて回転体（５）を回転駆動する切替手段を設けた請求項１又は２又は３又は４の発電装置。
回転体（５）に設けた反発磁石（８）に、磁気吸引される異極のクラッチ磁石（２５）を遠近作動可能に設け、外部回転入力をクラッチ磁石（２５）の磁気吸引力によって回転体（５）に断続可能に伝達する請求項１又は２又は３又は４又は５の発電装置。
発電ケース（２）に内部のエアーを外部操作によって出し入れする真空ポンプ部を設け、発電ケース（２）内を真空状態と非真空状態に切り換え可能に構成した請求項１又は２又は３又は４又は５又は６の発電装置。