JP2013162592A

JP2013162592A - 発電システム

Info

Publication number: JP2013162592A
Application number: JP2012021612A
Authority: JP
Inventors: Koki Kata; 綱起片
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】発電効率を高める。
【解決手段】本発明の発電システムは、外周部３３にＳ極の磁石３４とＮ極の磁石３５とが交互に配列される直流モータ３０の駆動回転体３２と、駆動回転体３２の外周部３３に対して隙間を隔てて配置された外周部４３にＳ極の磁石４４とＮ極の磁石４５とが交互に配列され、駆動回転体３２の回転に従動して回転する直流発電機４０の第１の従動回転体４２と、駆動回転体３２の外周部３３に対して隙間を隔てて配置された外周部５３にＳ極の磁石５４とＮ極の磁石５５とが交互に配列され、駆動回転体３２の回転に従動して回転する交流発電機５０の第２の従動回転体５２と、直流モータ３０への電力供給が、始動時にはバッテリー２０から行われる一方、直流発電機４０の発電後には直流発電機４０から行われるように切り替える電力供給切り替え回路６０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流モータにより駆動される交流発電機から発生した電力を各種用途に利用するための発電システムに関するものである。

従来、化石燃料や核燃料などのエネルギーを電気に変換して発電する発電システムが広く普及している（例えば、特許文献１又は２を参照）。

しかしながら、化石燃料を使用する発電システムは燃料の枯渇化や地球温暖化の影響などが問題視されており、また、核燃料を使用する発電システムは最近の原子力発電所からの核物質の拡散などにより安全性が問題視されている。

そこで、化石燃料や核燃料などを使用せずに、風力や太陽光などの自然エネルギーを利用して発電する発電システムの普及がますます期待されてきており、近年、この種の発電システムがいろいろと提案されている（例えば、特許文献３又は４参照）。

特開２００８−２２０１２０号公報特開２００４−４８９０７号公報特開２００６−５３５６号公報特開２０１０−３１６７３号公報

しかしながら、上記した従来の自然エネルギーを利用する発電システムは、自然エネルギーを電気に変換する際の変換効率があまり良くなく、発電効率を高めることができないといった問題や、システムが複雑化するといった問題などがあり、これらの問題がこの種の発電システムの普及拡大を阻害する要因となっている。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、発電効率を高めることができると共に、安全性の向上及びシステムの簡素化を図ることのできる発電システムを提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、本発明は、バッテリーに接続される直流モータにより駆動される直流発電機及び交流発電機を備え、該交流発電機から発生した電力を各種用途に利用するための発電システムであって、前記直流モータの回転軸と一体に回転可能に設けられ、外周部にＳ極の磁石とＮ極の磁石とが交互に配列される駆動回転体と、前記直流発電機の回転軸と一体に回転可能に設けられ、前記駆動回転体の外周部に対して隙間を隔てて配置された外周部にＳ極の磁石とＮ極の磁石とが交互に配列され、前記駆動回転体の回転に従動して回転する第１の従動回転体と、前記交流発電機の回転軸と一体に回転可能に設けられ、前記駆動回転体の外周部に対して隙間を隔てて配置された外周部にＳ極の磁石とＮ極の磁石とが交互に配列され、前記駆動回転体の回転に従動して回転する第２の従動回転体と、前記直流モータへの電力供給が、始動時には前記バッテリーから行われる一方、前記直流発電機の発電後には該直流発電機から行われるように切り替える電力供給切り替え回路と、を備えていることを特徴とする。

この特徴によれば、直流モータへの電力供給が始動時にバッテリーから行われた後は、直流発電機が発生した電力により発電システムが稼働し、化石燃料や核燃料などを消費することなく、交流発電機が発生した電力を各種用途に利用できるようになっているため、発電効率の向上を図ることができ、費用対効果を高めることができると共に、安全性を高めることができる。

また、本発明に係る発電システムにおいて、前記直流発電機が発生した電力を前記バッテリーに供給する電力供給回路を備えていることを特徴とするのが好ましい。

この特徴によれば、直流発電機が発生した電力により発電システムを稼働させながら、バッテリーに電力を蓄積させることができるため、費用対効果をさらに高めることができる。

本発明によれば、発電効率を高めることができると共に、安全性の向上及びシステムの簡素化を図ることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る発電システムを示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る発電システム１０について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る発電システム１０を示す模式図であり、この発電システム１０は、バッテリー２０と、バッテリー２０に接続される直流モータ３０と、直流モータ３０により駆動される直流発電機４０及び交流発電機５０と、バッテリー２０と直流モータ３０との間及び直流発電機４０と直流モータ３０との間に形成される電力供給切り替え回路６０と、を備えて構成されている。
バッテリー２０は、例えば、１台で定格１２Ｖの出力を有するバッテリー単体２１を１０台連結して構成されており、全体で定格１２０Ｖの出力を有している。

直流モータ３０は、例えば、定格で、２．２ｋＷ、１００Ｖ、２９Ａ、３０００ｒｐｍの出力を有しており、直流モータ３０の回転軸３１の先端には、該回転軸３１と一体に回転可能な駆動回転体３２が嵌着されている。駆動回転体３２は、扁平な円筒形状を成し、その外周部３３には周方向に沿ってＳ極の磁石３４とＮ極の磁石３５とが交互に配列されている。

直流発電機４０は、例えば、定格で、３ｋＷ、１００Ｖ、３０Ａ、３０００ｒｐｍの出力を有しており、直流発電機４０の回転軸４１の先端には、該回転軸４１と一体に回転可能な第１の従動回転体４２が嵌着されている。第１の従動回転体４２は、扁平な円筒形状を成し、その外周部４３が駆動回転体３２の外周部３３に対して所定（例えば、１ｃｍ程度）の隙間を隔てるように駆動回転体３２の一側方に配置されている。第１の従動回転体４２の外周部４３には周方向に沿ってＳ極の磁石４４とＮ極の磁石４５とが交互に配列されており、駆動回転体３２の回転に従動して該駆動回転体３２の反対方向に回転するようになっている。

交流電動機５０は、例えば、定格で、７．５ｋＷ、２００Ｖ、２１７Ａ、３０００ｒｐｍの出力を有しており、交流電動機５０の回転軸５１の先端には、該回転軸５１と一体に回転可能な第２の従動回転体５２が嵌着されている。第２の従動回転体５２は、扁平な円筒形状を成し、その外周部５３が駆動回転体３２の外周部３３に対して所定（例えば、１ｃｍ程度）の隙間を隔てるように駆動回転体３２の他側方に配置されている。第２の従動回転体５２の外周部５３には周方向に沿ってＳ極の磁石５４とＮ極の磁石５５とが交互に配列されており、駆動回転体３２の回転に従動して該駆動回転体３２の反対方向に回転するようになっている。

電力供給切り替え回路６０は、切り替えスイッチ６１を備えており、この切り替えスイッチ６１を操作することにより、バッテリー２０から直流モータ３０に電流が流れる第１の経路６２と、直流発電機４０から直流モータ３０に電流が流れる第２の経路６３と、のいずれかの経路に切り替え可能となっている。
次に、上記した構成を備えた発電システム１０の作用について説明する。

先ず、切り替えスイッチ６１が第１の経路６２側に接続された状態において、バッテリー２０から直流モータ３０に電力が供給され、直流モータ３０が始動する。

この直流モータ３０の始動により回転軸３１及び駆動回転体３２が回転し、第１の従動回転体４２のＳ極の磁石４４とＮ極の磁石４５及び第２の従動回転体５２のＳ極の磁石５４とＮ極の磁石５５が、駆動回転体３２のＳ極の磁石３４とＮ極の磁石３５の磁力を受け、第１の従動回転体４２及び第２の従動回転体５２はそれぞれ、駆動回転体３２の反対方向（図１の矢印方向）に回転する。

第１の従動回転体４２の回転により直流発電機４０の回転軸４１が回転し、直流発電機４０が電力を発生すると、切り替えスイッチ６１が第２の経路６３側（図１の破線矢印参照）に切り替えられ、その後は、直流発電機４０の発生した電力が直流モータ３０に供給され、その電力により直流モータ３０は駆動し続ける。また、直流モータ３０の発生した電力の一部は、バッテリー２０にも供給され、バッテリー２０に蓄積される。

これと同時に、第２の従動回転体５２の回転により交流発電機５０の回転軸５１が回転し、交流発電機５０が電力を発生し、この電力は、各種用途に供給され、利用される。

このように上記した本発明の実施の形態に係る発電システム１０によれば、直流モータ３０への電力供給が始動時にバッテリー２０から行われた後は、直流発電機４０が発生した電力により発電システム１０が稼働し、化石燃料や核燃料などを消費することなく、交流発電機５０が発生した電力を各種用途に利用できるようになっている。
したがって、発電効率の向上を図ることができ、費用対効果を高めることができると共に、安全性を高めることができる。

また、直流モータ３０から直流発電機４０及び交流発電機５０へ動力を伝達する手段として歯車やベルト等の相互に接触する機構を使用していないため、動力伝達時の摩擦損失を大幅に低減することができ、発電効率を一段と高めることができる。

また、始動時以外は無燃料で発電し、発電時に燃焼ガスを発生しないため、環境に悪影響を及ぼすことがない。さらに、システムの構成が単純であり、システムの建設コスト及び運転コストの低減化を図ることが可能となる。

さらに、直流モータ３０の駆動回転体３２、直流発電機４０の第１の従動回転体４２及び交流発電機５０の第２の従動回転体５２の磁石３４，３５，４４，４５，５４，５５の縦、横、高さの少なくともいずれかのサイズや、直流モータ３０、直流発電機４０及び交流発電機５０のモータの容量を変えることによって、発電システム１０の発電量を簡単に変更することができるため、汎用性を高めることができる。

なお、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る発電システムにおける好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。さらに、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１０発電システム
２０バッテリー
３０直流モータ
３１回転軸
３２駆動回転体
３３外周部
３４Ｓ極の磁石
３５Ｎ極の磁石
４０直流発電機
４１回転軸
４２第１の従動回転体
４３外周部
４４Ｓ極の磁石
４５Ｎ極の磁石
５０交流発電機
５１回転軸
５２第２の従動回転体
５３外周部
５４Ｓ極の磁石
５５Ｎ極の磁石
６０電力供給切り替え回路

Claims

バッテリーに接続される直流モータにより駆動される直流発電機及び交流発電機を備え、該交流発電機から発生した電力を各種用途に利用するための発電システムであって、
前記直流モータの回転軸と一体に回転可能に設けられ、外周部にＳ極の磁石とＮ極の磁石とが交互に配列される駆動回転体と、
前記直流発電機の回転軸と一体に回転可能に設けられ、前記駆動回転体の外周部に対して隙間を隔てて配置された外周部にＳ極の磁石とＮ極の磁石とが交互に配列され、前記駆動回転体の回転に従動して回転する第１の従動回転体と、
前記交流発電機の回転軸と一体に回転可能に設けられ、前記駆動回転体の外周部に対して隙間を隔てて配置された外周部にＳ極の磁石とＮ極の磁石とが交互に配列され、前記駆動回転体の回転に従動して回転する第２の従動回転体と、
前記直流モータへの電力供給が、始動時には前記バッテリーから行われる一方、前記直流発電機の発電後には該直流発電機から行われるように切り替える電力供給切り替え回路と、
を備えていることを特徴とする発電システム。
前記直流発電機が発生した電力を前記バッテリーに供給する電力供給回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。