JP2012199170A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】姿勢を変更して利用可能にすると共に、燃料液供給に対する当該姿勢変更の影響を簡素な構成で軽減した発電装置を提供する。
【解決手段】発電装置は、燃料液を貯留する液貯留部１１と、燃料液から発電を行う発電部１２と、液貯留部１１及び発電部１２を収容し使用姿勢を少なくとも二通りに変更可能な筐体２と、出力電力を外部に出力する出力部１４とを備え、液貯留部１１が、燃料液を貯留するタンク１５と、タンク１５から燃料液を発電部１２に供給する供給口２３とを有し、発電部１２が、供給口２３から燃料液を受け入れる受入口２７を有し、液貯留部１１が受入口２７より上方に位置すると共に、供給口２３をタンク１５の底１６の端部に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、可搬式の発電装置に関する。

従来から、発電装置として、例えば、特許文献１に示すように、姿勢が変化しても、燃料を蓄えた燃料タンクから、気体と液体が混合する循環タンクへと、燃料が供給される発電装置等がある。当該発電装置は、上述の燃料タンク及び循環タンクと、燃料タンクや循環タンクから液体を取り出す液体抽出手段と、該液体抽出手段により抽出した液体を搬送する液体搬送手段と、前記液体抽出手段及び液体搬送手段を制御する制御部と、を備える。そして、前記制御部は、前記タンクの姿勢が変化しても前記液体と気体が混在するタンク内の液体量が一定になるように前記液体抽出手段及び液体搬送手段を制御する。

特開２００８−１９２４３０号公報

しかしながら、上述した構成の発電装置では、循環タンクへの燃料供給を液体搬送手段で燃料タンク内の燃料を引き込むことで行っており、当該引込用の液体搬送手段を有するため、発電装置の小型軽量化や低コスト化等を行い難い。そして、フレキシブルなチューブからなる液体抽出手段を備えることで、姿勢変化に対応しているため、姿勢変化の際にチューブが潰れたり折れたりして、補給量が低下したり補強できなくなったりする等、姿勢変化に対する燃料供給の安定性が高くない。

そこで、この事情を鑑み、姿勢を変更して利用可能にすると共に、燃料液供給に対する当該姿勢変更の影響を簡素な構成で軽減した発電装置を提供することを課題とした。

上記課題を解決するために、本発明の発電装置は、燃料液を貯留する液貯留部と、前記燃料液から発電を行う発電部と、前記液貯留部と前記発電部とを収容し使用姿勢を少なくとも二通りに変更可能な筐体と、前記発電部からの出力電力を外部に出力する出力部とを備え、前記筐体が床部と当該床部の一端から立ち上がる後壁部とを有し、前記後壁部を基準に、前記床部側を下方とし、前記床部の反対側を上方として定義し、前記液貯留部が、前記燃料液を貯留するタンクと、前記タンクから前記燃料液を前記発電部に供給する供給口とを有し、前記発電部が、前記供給口から前記燃料液を受け入れる受入口を有し、前記液貯留部が前記受入口より上方に位置すると共に、前記供給口が前記タンクの底の端部に設けられたものであることを特徴とする。

この発電装置として、前記床部を基準に、前記後壁部側を後方とし、前記後壁部の反対側を前方として定義し、
前記液貯留部が前記受入口より前方に位置し、
前記供給口が前記底の後端に設けられることが好ましい。

この発電装置として、前記床部を基準に、前記後壁部側を後方とし、前記後壁部の反対側を前方として定義し、前記供給口が前記受入口と対向して前記受入口より上方且つ前方に位置することが好ましい。

この発電装置として、前記発電部が燃料電池部を主体とするものであることが好ましい。

このような構成としたことで、姿勢を変更して利用可能になると共に、従来の発電装置に比べて、燃料液供給に対する当該姿勢変化の影響を簡素な構成で軽減し易くすることができる。

第１実施形態の発電装置の筐体の一部を透過した斜視図である。 発電機のブロック図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 第２載置姿勢に変更した図１のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて例示して説明する。

（第１実施形態）
本例の発電装置１は、図１に示すように、外殻を構成する箱状の筐体２と、筐体２に搭載された発電機１０とで主体が構成され、外殻には、運搬移動用の車輪４２を有した移動機構部と、運搬移動時に把持される移動用操作部とを備える。そのため、本発電装置１は、例えば、建築現場等に持ち込まれ、当該現場で使用される電動工具の外部電源や、当該工具の電池パックを充電する充電用電源として好適に用いられる可搬式の電源となっている。

また、筐体２は、略長方形の板状の床部３と、床部３と略同形で床部３に対向する板状の天井部４と、床部３の端辺から各々立ち上がり天井部４の端辺に接続された四つの外壁部とで構成される。

以下の説明において、四つの外壁部を、床部３の一方の長辺から立ち上がる後壁部６と、他方の長辺から立ち上がる前壁部５と、一方の短辺から立ち上がる右壁部７と、他方の短辺から立ち上がる左壁部８とに区別する。なお、右壁部７と左壁部８を特に区別しない際には、単に側壁部と記載する。また、床部３の長辺に沿った方向を長手方向Ｌとすると共に、長手方向Ｌにおいて左壁部８側を左側方、右壁部７側を右側方とし、底部の長手方向Ｌに直交する短辺に沿った方向において前壁部５側を前方、後壁部６側を後方とする。そして、図３の状態を基準に、天井部４側を上方、床部３側を下方とする。

発電機１０は、図２に示すように、燃料液を貯留する液貯留部１１と、燃料液から発電を行う発電部１２と、発電部１２で発電した電力を調整する調整部１３と、電力を外部に出力する出力部１４とを備える。そして、液貯留部１１と発電部１２と調整部１３とが筐体２内に配置され、出力部１４が外殻から露出する。なお、発電機１０は発電した電力を蓄える蓄電部を更に備え、蓄電部から出力部１４に給電してもよく、発電機１０の発電動作を制御する制御部を更に備えてもよい。

液貯留部１１は、図３に示すように、燃料液を内部に溜める二つのタンク１５を備え、タンク１５は筐体２に対して脱着自在で筐体２内に配置されており、筐体２はタンク１５取出用の取出口１９（図１参照）を天井部４に備える。

タンク１５は、図４に示すように、上下方向に沿って面を有する筒状の周壁１８と、周壁１８（筒）の下端を閉塞する底１６と、周壁１８（筒）の上端を閉塞する天井１７とを有した容器形状となっている。タンク１５は底１６の内面が、後方に向けて下向き傾斜した第１傾斜面２０となっており、周壁１８の後方側の内面が、下方に向けて後向きに傾斜した第２傾斜面２１となっている。そのため、タンク１５内の燃料液は当該燃料液の自重（重力）によって底１６の後端側に流動し易くなっている。なお、タンク１５は矩形筒状の容器に限らず、円筒状の容器等であってもよい。

また、タンク１５は、第１傾斜面２０の後端である底１６の内面の後端と、第２傾斜面２１の下端である周壁１８の後方側の内面の下端との稜線上に、供給路２２が突出して設けられ、タンク１５内の燃料液は供給路２２を介して発電部１２に供給される。

供給路２２は下向き且つ後向きに傾斜してタンク１５から突出し、下端が外部に開口した供給口２３となっており、供給口２３から発電部１２に燃料液が流入される。なお、供給路２２は、タンク１５を筐体２に取り付けることで、供給路２２内を開成する弁を備えることが好ましい。

更に、タンク１５は、炭化水素系の原料液を貯留する原料タンク２４と、原料液希釈用の水を貯留する水タンク２５とに区別され、原料タンク２４の貯留容量が水タンク２５の貯留容量に比べて大きいものとなっている。なお、タンク１５の数は二つに限らず、一つであってもよく、三つ以上であってもよい。また、原料液は炭化水素系の液体に限らず、原料液希釈用の液体は水に限らない。

発電部１２は、図３に示すように、長手方向Ｌに沿って長辺を有する略長方体状のケース２６で外殻が形成され、ケース２６には受入口２７が設けられる。

受入口２７はケース２６の上面の前端に形成されると共に、ケース２６から前方上向きに開口する。そして、受入口２７は長手方向Ｌに二つ並んで配置され、原料タンク２４の供給口２３に対向する原料受入口と、水タンク２５の供給口２３に対向する水受入口とに区別される。各受入口２７は、各々対応するタンク１５と供給路２２を介して連通しており、タンク１５内の燃料液をケース２６内に受け入れる。

また、ケース２６内には、図２に示すように、燃料液と空気とを用いて発電を行う燃料電池部２８と、原料液と水とを混合する混合部２９と、外気をケース２６内に取り入れる空気ポンプ３０（詳細は後述する）とを備える。そのため、本発電機１０は所謂燃料電池式の発電機１０となっている。

混合部２９は受入口２７と燃料電池部２８との間に配置され、例えば、燃料ポンプで構成され、当該燃料ポンプは、原料液と水とを混合して原料液を希釈した後、当該混合希釈した液を燃料電池部２８に供給する。なお、例えば、原料タンク２４の供給路２２と水タンク２５の供給路２２とを下流で合流させて、供給路２２内で原料液と水とを混合し、混合部２９を備えなくてもよい。また、受入口２７と燃料電池部２８との間には、原料液を改質する改質部等を更に配置してもよい。

燃料電池部２８は、例えば、発電セルを集積した燃料電池スタック（図示せず）を備え、燃料電池スタック内で燃料液と空気とを反応させて電力を発生させる。そのため、当該燃料電池スタックは、燃料液と空気とを反応させる反応部となっており、燃料電池部２８は反応部で直接電力を発生させる構成となっている。

なお、上述の燃料電池スタックの発電セルは、例えば、燃料液が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極とカソード電極との間に配置された電解質板とで主体が構成される。そして、燃料電池部２８として、例えば、イオン交換膜を電解質板に用いた固体高分子形燃料電池や、燐酸を含む部材を電解質板に用いた燐酸形燃料電池や、溶融炭酸塩を電解質板に用いた溶融炭酸塩形や、セラミックスを電解質板に用いた固体酸化物形等がある。

調整部１３は、図２に示すように、燃料電池部２８と出力部１４との間に配置され、例えば、発電部１２で発生された直流の電力を交流の電力に変換するインバータとなっている。なお、発電装置１は、調整部１３がインバータに限らないのはもちろん、調整部１３を備えない装置であってもよい。

出力部１４は、図１又は図４に示すように、矩形箱状の本体部３３と、本体部３３を軸回りに回転自在で支持する回転軸３４とを備え、回転軸３４は略円柱状で、回転軸３４の軸方向における両端部が筐体２に回転不能で固定される。そして、回転軸３４は筐体２の天井部４の前端に配置されると共に、回転軸３４の軸方向が長手方向Ｌと略平行に位置する。

本体部３３は、長方形状の四つの外面と、略正方形状の二つの端面とを有し、内部に回転軸３４が挿通され、各端面の対角線の交点に回転軸３４の軸心が位置する。そのため、本体部３３の外面は回転軸３４の径外方向を向くと共に、当該外面の長辺が回転軸３４の軸方向と略平行に並んで位置し、回転軸３４の軸回りに本体部３３を回転させることで、各外面の向きが変更される。

また、本体部３３は外面の一つである第１外面に接続面３５を有し、接続面３５は、例えば、電動工具のコード等の外部の負荷装置６０（図２中の外部負荷に相当）の端部６１を接続するコネクタやジャックや、所謂コンセント口等となっている。そして、本体部３３は内部に、端部６１と電気的に接続される導線部材（図示せず）を有する。当該導電部材は本体部３３から筐体２内に突出して、調整部１３と電気的に接続される。

そのため、本体部３３は接続面３５で負荷装置６０の端部６１を保持すると共に、保持した端部６１と導電部材で電気的に接続され、発電部１２で発電された電力は調整部１３で調整された後、出力部１４を介して負荷装置６０に供給される。なお、外面は四つに限らず、三つであってもよく、五つ以上有してもよい。

また、発電部１２は、図２に示すように、燃料電池部２８で発生した水や発電後に燃料電池部２８に残留する水を水タンク２５に還流する還流部３１を更に備える。そして、還流部３１を介して燃料電池部２８内の水を水タンク２５に戻すことで、水タンク２５内の水の消耗を抑え易くなり、水タンク２５を小容量化（小型軽量化）し易くなる。

また、筐体２には、図３に示すように、発電部１２のケース２６内と筐体２外部とを連通させる給気部及び排気部を更に備え、給気部から筐体２内に外気が流入されると共に、筐体２内の空気が排気部から外部に排出される。

給気部は、右壁部７に開口した給気口３６と、給気口３６とケース２６の給気用開口とを繋ぐ給気流路３７と、給気流路３７の上流端に配置されたエアフィルター３８とを備える。そして、給気部は空気ポンプ３０の駆動によって内部に空気（外気）が流入され、当該外気は給気口３６から給気流路３７を介して給気用開口に流動される。また、外気に混じって給気口３６に導入された異物はエアフィルター３８によって給気流路３７の下流側への流動が阻害され、発電部１２に浸入し難くなっている。

排気部は、左壁部８に開口した排気口３９と、排気口３９とケース２６の排気用開口とを繋ぐ排気流路４０と、排気流路４０の下流端に配置されたエアフィルター４１とを備える。そして、排気部は二酸化炭素等の発電部１２で生じた排気が内部に流入され、当該排気は排気用開口から排気流路４０を介して排気口３９に流動され、筐体２外部に排出される。また、筐体２外部からの風等に混じる異物はエアフィルター４１によって排気流路４０内への流動が阻害され、排気部が排気動作を行っていない際や筐体２外部に強風が吹いた際等においても、異物が発電部１２に浸入し難くなっている。

移動機構部は、図３に示すように、長手方向Ｌに沿って軸心を有した車軸４３と、車軸４３の端部に各々設けられた円板状の車輪４２と、車軸４３を筐体２に保持する保持部（図示せず）とを備える。

車軸４３は、図１に示すように、床部３の短辺の中間より後方に位置して保持部に保持され、軸心（軸方向）が長手方向Ｌと平行に並ぶ。そして、車軸４３は、図３に示すように、軸心（軸方向）の一方の端部が右壁部７から突出し、他方の端部が左壁部８から突出し、各端部に車輪４２が略同心で取り付けられる。

車輪４２は、図４に示すように、円の中心から床部３の後端までの径方向における寸法より半径が大きく、側面視において車輪４２の外周が筐体２より後方及び下方に突出しており、車輪４２は構造体の床面（図示せず）等に筐体２を支持可能となっている。

そして、車輪４２は筐体２に対して回転自在となっており、構造体の床面上に車輪４２を当接して転がすことで、筐体２を容易に前方或いは後方に向けて運搬移動させることができる。また、車輪４２の軸周りに筐体２を回転させることで、床面に対する筐体２の向き（発電装置１の姿勢）を変更することができる。そして、発電装置１は、床部３の外面を床面に対向する下面とした第１載置姿勢と、図５に示すような後壁部６の外面を床面に対向する下面とした第２載置姿勢とのいずれかを選択して、載置姿勢（使用姿勢）を切り替えることができる。

また、床部３には、図４に示すように、移動機構部に加えて、第１載置姿勢時に車輪４２と共に筐体２を支持する第１脚部４４を更に有する。なお、上述の説明と同様に、特に規定しない限り、第１載置姿勢における上下方向及び前後方向で構成を説明する。

第１脚部４４は下方に突出して床部３の前端側に設けられ、第１載置姿勢時に床面に当接される。そのため、第１脚部４４を床面に当接させることで、第１脚部４４と車輪４２とで筐体２を床面に対して支持することができる。そして、本発電装置１は第１載置姿勢から車軸４３を支点に筐体２を後方に傾けて（後傾させて）、第１脚部４４を床面から離すことで、移動可能な運搬姿勢となり、移動機構部を介した運搬移動が可能となる。

また、後壁部６には、第２載置姿勢時に車輪４２と共に筐体２を支持する第２脚部４５と、運搬移動時に移動操作を行うための移動操作部４６とを有する。なお、上述の説明と同様に、特に定義しない限り、第１載置姿勢における上下方向及び前後方向で構成を説明する。

移動操作部４６は、後壁部６から上方に突出した二本の棒状部４７と、棒状部４７の上端を繋ぐ架橋部４８とで構成され、棒状部４７は上方への突出量が調整可能となっており、架橋部４８は外面が、使用者に把持される把持面となっている。

そのため、運搬姿勢に切り替える際に、移動操作部４６を把持して筐体２の姿勢を変更することができ、姿勢を切り替え易くなる。そして、移動操作部４６を介して筐体２を引き回して車輪４２を走行させることができ、筐体２を運搬移動させ易くなる。また、棒状部４７の突出量を小さく変更調整することで、外部電源としての利用時等の運搬移動時以外の際に、移動操作部４６が発電装置１の利用の邪魔になり難くすることができる。

第２脚部４５は、図４に示すように、後方に突出して後壁部６の上端側に設けられ、図５に示すように、第２載置姿勢時に床面に当接される。そのため、第２脚部４５を床面に当接させることで、第２脚部４５と車輪４２とで筐体２を床面に対して支持することができる。また、本発電装置１は第２載置姿勢から車軸４３を支点に筐体２を前方に傾けて（前傾させて）、第２脚部４５を床面から離すことで、運搬姿勢となる。そのため、本運搬姿勢は、第１載置姿勢と第２載置姿勢とを切り替える際に生じる中間姿勢となっている。

また、左壁部８には、発電部１２の発電動作の入り切りを外部操作するための電源スイッチ４９等の発電操作部を更に備える。そのため、本発電装置１は、電源スイッチ４９が入り操作されることで、発電部１２の発電動作が開始され、発電動作中に切り操作されることで、発電動作が停止され、当該入り操作後は切り操作がなされるまで発電動作が継続される。

上述のように構成した本発電装置１は、以下の作用効果を奏する。なお、前後の方向の定義において、姿勢を特定しない記載は第１載置姿勢とし、姿勢を特定した記載では特定した姿勢に準じる。

移動機構部を床部３の後端に設けたことで、筐体２の姿勢変更が車輪４２の回転方向に規制され、筐体２の載置面が、床部３の外面と後壁部６の外面との、車軸４３の周方向を向く二面に規定される。そのため、発電装置１は、床部４の外面を下面とした第１載置姿勢と、後壁部６の外面を下面とした第２載置姿勢とを選択的に有する。

そして、第１載置姿勢を基準に液貯留部１１を発電部１２の上方且つ前方に配置したことで、第２載置姿勢への変更時に、液貯留部１１が発電部１２の上方且つ後方に位置し、後傾させた移動姿勢への変更時に、液貯留部１１が発電部１２の上方に位置する。そのため、燃料液の自重（重力）で液貯留部１１から発電部１２へ燃料液を供給することができ、発電部１２への燃料液供給を簡素な構成で行うことができる。更に、液貯留部１１から燃料液を吸い上げる燃料引込装置の廃止や低出力化を行うことができるため、発電装置１の軽量小型化や生産費用の低減を行うことができる。

また、第１傾斜面２０と第２傾斜面２１とをタンク１５に設けたことで、各載置姿勢や移動姿勢において、燃料液が供給口２３に導入され易くなり、安定して燃料液を供給し易くすることができる。そして、各載置姿勢や移動姿勢や姿勢変更時に、供給路２２の上流開口を燃料液で覆った状態に維持し易くなるため、タンク１５内の空気等の気体が供給路２２に侵入し難くすることができ、燃料液側の流動経路への気体混入による動作不良が生じ難くなる。更に、発電部１２の受入口２７をケース２６の上面前端に設けたことで、各載置姿勢や移動姿勢や姿勢変更時に、発電部１２内の燃料液が受入口２７に逆流し難くなる。

また、出力部１４を前壁部５の上端に設けたことで、各載置姿勢や移動姿勢時に、出力部１４が床面等に閉塞され難い位置をとり、負荷装置６０を出力部１４に接続し易くすることができる。そして、出力部１４の本体部３３を筐体２に対して回転自在とすると共に、回転軸３４の軸心を車軸４３と略平行に配置したことで、本体部３３を回転させることで、接続面３５の向きを床部３側向きと後壁部６側向きとに切り替えることができる。そのため、雨天での屋外利用時等に、接続面３５を前後の筐体２外方や斜め外下方等に向けることで、接続面３５に雨水が当たり難くすることができ、雨水による漏電等の動作不良を回避し易くなる。

また、いずれの載置姿勢でも閉塞され難い外壁部（側壁部）に排気口３９や給気口３６を設けることで、排気口３９等の閉塞による動作不良や機能不全等を生じ難くすることができる。そして、いずれの載置姿勢でも閉塞され難い外壁部（左壁部８）に発電操作部を設けたことで、前壁部５や後壁部６に設けたものに比べて運搬移動時に接触し難くなり、また床部３や後壁部６に設けたものに比べて載置時に閉塞され難くなる。

なお、出力部１４は、本体部３３を回転軸３４に回転自在としたが、回転軸３４を筐体２に回転自在とし、回転軸３４の回転により本体部３３の外面の向きを変更してもよい。また、移動機構部は車輪４２毎に各々車軸４３を有してもよく、また車輪４２を三つ以上或いは一つのみ備えてもよい。また、第１脚部４４や第２脚部４５に車輪を設けて、第１載置姿勢や第２載置姿勢で運搬移動可能としてもよい。

また、発電部１２は、反応部での反応によって直接電気を発生させるものに限らず、ガソリンや軽油等の燃料液を燃焼（酸化反応）させる内燃機関式の発電部１２であってもよい。この発電装置１では発電部１２が、燃料液を燃焼させて生じたエネルギーをピストンやクランク等で回転駆動に変換して出力するエンジン等の反応部と、当該回転駆動を電力に変換するダイナモ等の電力変換部とを備える。そして、当該反応部は、各載置姿勢及び移動姿勢のいずれの場合でも、液貯留部１１より下方に位置するように配置される。

また、本発電装置１は電動工具用の電源に限らない。

１ 発電装置
２ 筐体
３ 床部
６ 後壁部
１１ 液貯留部
１２ 発電部
１４ 出力部
１５ タンク
１６ 底
２３ 供給口
２７ 受入口
４２ 車輪
４３ 車軸
Ｌ 長手方向

Claims (4)

1. 燃料液を貯留する液貯留部と、前記燃料液から発電を行う発電部と、前記液貯留部と前記発電部とを収容し使用姿勢を少なくとも二通りに変更可能な筐体と、前記発電部からの出力電力を外部に出力する出力部とを備え、
   前記筐体が床部と当該床部の一端から立ち上がる後壁部とを有し、
   前記後壁部を基準に、前記床部側を下方とし、前記床部の反対側を上方として定義し、
   前記液貯留部が、前記燃料液を貯留するタンクと、前記タンクから前記燃料液を前記発電部に供給する供給口とを有し、
   前記発電部が、前記供給口から前記燃料液を受け入れる受入口を有し、
   前記液貯留部が前記受入口より上方に位置すると共に、
   前記供給口が前記タンクの底の端部に設けられたものであることを特徴とする発電装置。
2. 前記床部を基準に、前記後壁部側を後方とし、前記後壁部の反対側を前方として定義し、
   前記液貯留部が前記受入口より前方に位置し、
   前記供給口が前記底の後端に設けられることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
3. 前記床部を基準に、前記後壁部側を後方とし、前記後壁部の反対側を前方として定義し、
   前記供給口が前記受入口と対向して前記受入口より上方且つ前方に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
4. 前記発電部が燃料電池部を主体とするものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発電装置。

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