JP2014181555A

JP2014181555A - 接続発電装置

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Publication number: JP2014181555A
Application number: JP2013054465A
Authority: JP
Inventors: Haruo Ota; 晴夫太田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-17
Filing date: 2013-03-17
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】１台のモーターの回転軸、又は他の動力源により回転する回転軸を使用し、これらの回転軸の回転数より高い回転数で駆動できる発電機を２台以上駆動させることが可能な高い発電効率を備えた発電装置を提供する。
【解決手段】電動モーター２の回転軸、又は他の動力源により回転する回転軸に、回転軸の直径よりも大きい歯車１を取り付け、発電機４の回転軸に繋がっている発電機駆動用歯車３を２個以上、前記大きい歯車に噛み合わせる。なお、発電機駆動用歯車の直径は前記大きい歯車の直径の２分の１以下の直径とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一つの回転軸の回転から、回転を高めて２台以上の発電機を駆動させる発電装置に関する。

発電効率を目的とした発電装置に関する提案は従来から種々ある。例えば文献１ではモーターでフライホィールを回転させ回転が一定速度になったらモーターをとめ遠心力による慣性を利用して発電機を回転させ、フライホィールの回転が落ちてきたら再びモーターを駆動させフライホィールを回転させ、これを繰り返して発電を継続する。文献２では
風力発電装置の塔の中に大中小の数個の歯車を連結して設置し、一番小さい歯車をモーターで回し回転を大きい歯車に伝え、この歯車から風力発電装置のプロペラに伝えてプロペラを回転させ、ナセル内の発電機を駆動させるという提案がある。。

特開２００７−８２３８７号公報特開２０１２−２１９８１３号公報

しかし、特許文献１では発電機の回転軸がフライホォイールと同軸である為、モーターと同じ回転数でしか発電機を駆動できない。また、文献２では発電機はナセル内の発電機を用いるだけである。

本発明は、１台のモーターの回転軸、又は他の動力源により回転する回転軸を使用し、これらの回転軸の回転数より高い回転数で駆動できる発電機を２台以上駆動させることが可能な高い発電効率を備えた発電装置を提供することを課題とする。

電動モーターの回転軸、又は他の動力源により回転する回転軸に、回転軸の直径よりも大きい歯車を取り付け、発電機の回転軸に繋がっている発電機駆動用歯車を２個以上、前記大きい歯車に噛み合わせる。なお、発電機駆動用歯車の直径は前記大きい歯車の直径の２分の１以下の直径とする。

１台のモーター、又は１本の回転軸で２台以上の発電機を、元の回転数よりも高回転で駆動させることが可能になる。

また、歯車と発電機駆動用歯車、又はプーリーと発電機駆動用ローラーの直径の比率を自由に変えることが出来る為、発電機の台数及び発電出力も目的により任意に設定できる。さらに、チェーン、又はベルトを掛ける歯車間、又はプーリー間を長くするほど、発電機を多く設置できので大出力の発電装置を提供できる。

また、歯車又はプーリーに沿って発電機を円状に設置できる為、設置面積、又は発電装置の容積を少なく出来る。さらに歯車を縦にも横にもできる為、設置場所及び搭載する乗り物などに広く対応出来る。

本発明の第１実施例を示す説明図である。図２は第１実施例の発電機駆動用歯車の説明図である。本発明の第２実施例を示す説明図である。本発明の第２実施例を示す説明図である。本発明の第３実施例を示す説明図である。本発明の第４実施例を示す説明図である。本発明の第４実施例を示す説明図である。本発明の第５実施例を示す要部説明図である。本発明の第６実施例を示す説明図である

発電効率を高める為に、回転軸の２倍以上の直径の歯車またはプーリーを回転軸に取り付ける。この歯車またはプーリーに、前記歯車またはプーリーの直径の２分の１以下の発電機駆動用の歯車またはローラーを接続する。これにより、元の回転軸の回転数の２倍以上の回転数で発電できる発電機を、歯車またはプーリーの外周に２台以上設置することが可能になる。

図１は、本発明の第1実施例を示す説明図である。電気により回転する駆動モーター２をはずみ車式歯車１の駆動源とするもので、１ははずみ車式歯車、２は駆動モーター、３は発電機駆動用歯車、４は発電機、５は駆動モーター電力供給用発電機、６は制御装置、７は蓄電池である。駆動モーター２の回転軸には、駆動モーター２の回転軸の直径の１０倍大きい直径を有するはずみ車式歯車１を取り付けてある。このはずみ車式歯車１に発電機駆動用歯車３を噛み合わせてある。この発電機駆動用歯車３は発電機４と回転軸が直結されていて、直径がはずみ車式歯車の１０分の１となっている。

これにより駆動モーター２の１回転は、はずみ歯車１の１回転になり、噛み合わせている発電機駆動用歯車３の回転数は１０回転となり直結されている発電機４も発電機駆動用歯車３と同じ回転数で発電することができる。つまり駆動モーター２の回転数の１０倍の回転数で発電機を駆動させることが出来る。

本実施例では、この発電機駆動用歯車３をはずみ車式歯車１の外周に８台設置しており、その内の１台の発電機は駆動モーター電源用発電機５として、制御装置６を介して蓄電池７に電力を供給している。蓄電池７からは制御装置６を介して駆動モーター２へ電力を供給する。他の７台の発電機４は外部へ電力を供給する。

発電機４の出力は任意でよいが駆動モーター２の出力と同等かより大きいほうがよい。また、駆動モーター電力供給用発電機５の出力も同等であればこの１台で電力を賄えるが、もしも小さい場合は他の発電機４からも蓄電池７に供給することができる。また、駆動モーター２及び発電機４、５の種類も各歯車式発電装置により任意にできる。

本実施例では一旦駆動したら長時間発電し続ける発電装置用として、はずみ車式歯車１を用いたことを特徴とする。はずみ車の目的は駆動と負荷の差によって発生する回転数の変動を少なくするために使われる。このはずみ車の外周に歯車の歯を刻んだもので、これによって回転数が一定で安定した発電を続けることができる目的を持っている。また、モーター２の運転、停止は頻繁に行わない為、はずみ車の慣性回転力により馬力やトルクの小さいモーター２でも使用できる。

また、本実施例では発電機駆動用歯車３の片側に回転軸を設け発電機４に接続したが、さらに発電力を増す方法として、図２のように両側に回転軸を設けることで１個の発電機駆動用歯車３で発電機を２台駆動させ発電力を倍増させることができる。

また本実施例では、はずみ車式歯車１を縦にして説明したが、設置する場所、又は環境によって、これを横又は水平にすることもできる。さらに、はずみ車式歯車１の下側に駆動モーター２と発電機４を設置することで、より小型化した発電装置を提供できる。これは、はずみ車式歯車１を縦にした場合も適用できる。また、はずみ車式歯車１及び駆動モーター２や発電機４など本実施例の各装置の固定方法、又は設置方法は設置場所及び各装置の大小により任意にしてよい。

本実施例の発電装置は、部品や装置の故障がない限り、他からの電力の供給を受けずに発電を継続することが可能になり、小型モーターと小径の歯車を使用し小型化した家庭用などの発電装置から大型のモーターと大径の歯車を使用した大型発電装置まで、使用範囲の広い発電装置を提供できる。

図３及び図４は、本発明の第２実施例を示す説明図である。本実施例では歯車式発電装置を風力発電装置と組合わせ、歯車２１の駆動源としてプロペラの回転を駆動源としたことを特徴とする。尚、以下の実施例では図１と同一の部分には同一の符号を符す。

図３は風力発電装置のナセル８内の説明図である。従来の風力発電装置はプロペラの回転は増速装置９により回転数を上げて後の発電機１０により発電されて外部の変電所などへ送電されている。本実施例では増速装置９と発電機１０の間の回転軸に傘歯車１１を設け、下部に傘歯車１２を噛み合わせている。傘歯車１２はプロペラを風向きにより方向変換させる図示しないヨー駆動装置によりナセル８が回転する中心に設置され、タワー１３下方まで伸びた回転軸１４が接続されている。傘歯車１１は中心から傘歯車１２の歯と噛み合う部分まで位置をずらして設置されており、ヨー駆動装置により回転するナセル８と共に回転しても傘歯車１２に噛み合ったまま位置を移動できる。これにより、風向きによりナセル８が方向を変えても傘歯車１１と１２は噛み合った状態で回転軸１４に回転を伝えられる。また、この時点で傘歯車１１と１２の径の違いにより、増速装置９で増速された回転数より回転軸１４の回転数は多くなる。

図４はタワー１３内の回転軸１４と歯車式発電装置とを説明した図である。回転軸１４の回転は歯車が内蔵された回転方向変換装置１５により歯車駆動用回転軸１７に伝えられ歯車２１を回転させる。歯車駆動用回転軸１７及び歯車２１は回転軸支持台１８，１９，２０で支えられている。歯車２１の回転は発電機駆動用歯車３でさらに増速され発電機４を駆動する。発電機４は支持台２２に固定されて取り付けられている。支持台２２は支持枠２３により固定されている。これら歯車式発電装置はグリスアップした歯車部や軸受けなどの回転部分と発電機を風雨から守る為、収納箱２４に収納されている。

これにより、従来の風力発電のナセル８内の発電機１０よりも増速された回転数で各発電機４を駆動することができる。なお、発電機４の数は本実施例でも８台としているが、台数を増減することは自由にしてよい。

以上の如く、本実施例では従来の風力発電装置の発電機１０の電力に歯車式発電装置の８台の発電機の電力が加わり、大幅な発電力の向上を実現できる。

図５は、本発明の第３実施例を示す説明図である。本実施例では自動車用モーター２９の駆動力で走行する自動車２５に歯車式発電装置２６を装備したことを特徴とする。

歯車式発電装置２６は実施例１のはずみ車式歯車１を通常の歯車に変更した図示しない歯車及び発電機駆動用歯車と前記歯車を駆動する駆動モーター２と発電機４とからなっており、歯車を横にし、その下側に駆動モーター２と発電機４を８台接続して設置している。

本実施例では、駆動モーター２の電源は自動車用モーター２９の電源である蓄電池２８と共用しており駆動モーター２は制御装置２７を介して蓄電池２８より電力を受けて駆動する。各発電機４からの電力は制御装置２７を介して蓄電池２８へ送られる。自動車用モーター２９は蓄電池２８の電力により駆動し自動車２５を走行させる。

これにより、自動車用モーター２９の力で走る自動車２５として外部からの電力を必要とせずに走行することが可能になる。また、歯車式発電装置２６は自動車２５の走行、停止に関わらず常に電力を蓄電池２８に供給できるので、停車中でもライトや空調機器などを電力不足の心配なしに使用できる。また、自動車２５の外部へ電気を供給することも自由にできる。

図６及び図７は、本発明の第４実施例を示す説明図である。本実施例では電動二輪車の駆動源となるモーター３０の回転軸を歯車３１の駆動源としたことを特徴とする。

図６は、モーター３０と歯車３１の取り付け位置を平面的にみた説明図である。モーター３０とフロントスプロケット３２の間に歯車３１を設けている。この歯車３１の上部に発電機駆動用歯車３を２個噛み合わせモーター３０上部に発電機４を２台設置している。

図７は、歯車３１と発電機４の関係を電動二輪車の右側面からみた説明図である。電動二輪車が走行する時にはモーター３０が駆動すると同時にフロントスプロケット３２が回転し、チェーン３３によりリアスプロケット３３が回転するが、歯車３１も同時に回転し発電機駆動用歯車３がモーター３０の回転速度よりも早い回転速度で回転し発電機４を回転させる。発電機４の出力は任意でよいが、２台合わせてモーター３０の出力よりも大きいことが望ましい。

これにより、１台のモーター３０でより高回転の発電機４を２台駆動することが可能になり、走行しながら搭載されている蓄電池へ充電できるため電動二輪車の蓄電池への外部からの充電が必要なくなる。なお、発電機４からの電力は蓄電池へ供給する他にモーター３０へ直接供給することも自由にしてよい。

図８は、本発明の第５実施例を示す要部説明図である。第１実施例から第４実施例までのはずみ車式歯車１と歯車２１及び３１は、発電機用歯車３と噛み合わせて発電機４に動力を伝えたが、本実施例では歯車の代わりをプーリー３５とし、発電機駆動用歯車３の代わりに発電機駆動用ローラー３６を用いて接触させる面を平面にし、面接触で回転力を発電機４に伝えることを特徴とする。

図８では、外周の面が平面なプーリー３５に発電機駆動用ローラー３６を接触させプーリー３５の回転を発電機駆動用ローラー３６から軸で繋がれた発電機４に伝えることを示している。発電機駆動用ローラー３６の回転軸は金属で表面にゴムを接着している。

これにより歯車の錆止めや潤滑油などの油脂類の使用を減らすことができる。尚、プーリー３５の外周面と接触する発電機駆動用ローラー３６の表面の材質は本実施例ではゴムを使用したが、これ以外にも接触面の材質は摩擦係数の高い材質ならばシリコン樹脂など自由な材質を使用することができる。また、プーリー３５の表面にも摩擦係数の高い材質を敷設することも自由にしてよい。

図９は本発明の第６実施例を示す説明図である。

直径の大きいプーリー３７と直径の小さいプーリー３９にベルト３８を掛けて連動するように構成し、プーリー３７の回転軸には駆動モーター２を配置してプーリー３７を回転させる。プーリー３７の外周のベルト３８部に発電機駆動用ローラー３６を５個設置させベルト３８が掛かかっていない部分に発電機駆動用ローラー３６を３個設置させている。さらに、プーリー３７とプーリー３９の間のベルト３８部分に発電機駆動用ローラー３６を８個設置させている。発電機駆動用ローラー３６の回転軸は発電機４と連結されており発電機駆動用ローラー３６の回転と共に発電機４も回転する。なお、本実施例ではプーリー３７の直径は発電機駆動用ローラー３６の直径の１０倍の大きさとする。

駆動モーター２が回転するとプーリー３７も同じ回転数で回転するため直径が大きいぶん回転速度も速くなりベルト３８も同じ速度で回転する。プーリー３７に掛かっているベルト３８部に設置されている５個の発電機駆動用ローラー３６とプーリー３７に直接設置されている３個の発電機駆動用ローラー３６はプーリー３７の直径と発電機駆動用ローラー３６の直径の比率によりプーリー３７の１回転で１０回転することになる。ベルト３８の速度もプーリー３７の回転速度と同じ為、ベルト３８部に設置されている８個の発電機駆動用ローラー３６も同じ回転速度で回転する。

これにより、駆動モーター２の回転数の１０倍の回転数で計１６台の発電機４を回転させることができ、１台の駆動モーター２で効率のよい発電が可能になる。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は上記に限らず種々の駆動源に適用でき、また種々の設計変更が可能である。例えば、第1実施例では発電機４は８台取り付けたが、はずみ車式歯車１に空いた場所があれば８台以上でもよく、図２の如く発電機駆動用歯車３の両側に発電機４を設置することで、１６台以上の発電機４を設置することが可能になる。また、実施例２から６で説明している駆動モーター２及び発電機４の種類も実施例１と同様に各装置の大きさなどにより自由にしてよい。

また第1実施例では、はずみ車式歯車１の外周に歯を設けたが、これに限らずはずみ車式歯車１の片側又は両側に設けることも出来る。この際はなるべく外周に近い両側に設けることで外周の歯と同様の回転速度を持たせる事が出来る。

また実施例１では、はずみ車式歯車１を１台で説明したが、これに限らず同じ駆動モーター２の回転軸を伸ばし、はずみ車式歯車１を２連、３連となるように回転軸に取り付けることもできる。尚この連結式は、はずみ車式ではない歯車にも適用できる。また、歯車の代わりとなるプーリーにも適用できる。また、同様に実施例２では風力発電装置のタワー１３に歯車式発電装置を１台設置したが、これに限らず回転方向変換装置１５から９０度間隔に４方向に歯車用回転軸１７を伸ばすことで、タワー１３周囲に４台の歯車式発電装置を設置することが可能になる。これにより、より効率の高い発電装置を提供できる。

また、歯車２１は風力発電装置のプロペラ先端部に円状に取り付けることもできる。これにより、プロペラの長さの約２倍の直径を有する歯車を駆動させることができる。

また、実施例３では乗り物に搭載する代表的な例として自動車２５に歯車式発電装置２６を搭載した例を説明したが、これに限らず航空機、船舶、電車など殆どの乗り物に搭載又は装備することができる。

また、実施例４では電動二輪車を駆動するモーター３０に歯車３１を取り付けたが、これ以外に電動自転車や電気自動車などから船舶、航空機などの乗り物を駆動するモーターにも自由に適用できる。また、歯車３１に発電機４を３台以上設置する事も自由にできる。

また、実施例６ではプーリー３７と３９の間のベルト３８部分に発電機４を８個設置しているが、これに限らずプーリー間を長くするほどベルト３８に設置出来る発電機４の台数を増やすことができる。また、プーリー３７と３９も駆動モーター２の回転軸を伸ばして２連、３連と連結することもできる。

また、上記実施例の各歯車、プーリー、ローラー及びベルトの形状は、従来から動力を効率よく伝えるように設計されている形状でよい。例えば歯車、又はプーリーのリムを高くする。又はプーリーの形状をＶ型にし、これに合わせるローラー、ベルトの形状も同様にするなど自由にしてよい。

また、歯車及びプーリーの駆動源も上記実施例に限らず、蒸気圧、水流を利用した駆動源から自動車、電車などの車軸、又は車輪に取り付けて歯車を駆動させることもできる。

発電する為の燃料、電力などを必要としない自力発電型で小型の家庭用から大型の産業用の発電装置まで、使用目的により幅の広い発電出力を備えた発電装置を提供できる。
また、歯車などの大きさを設置場所に応じて変更出来るため、自動車、船舶、航空機、電車などの乗り物に対応した容積で搭載することもできる。

また、歯車及びプーリーの駆動源として、モーター、風力以外にも既存の駆動源を使うことができるので既存の発電設備の発電効率を向上させることができる。

１はずみ車式歯車
２駆動モーター
３発電機駆動用歯車
４発電機
５駆動モーター電源用発電機
６制御装置
７蓄電池
８ナセル
９増速装置
１０発電機
１１傘歯車
１２傘歯車
１３タワー
１４回転軸
１５回転方向変換装置
１６軸受
１７歯車駆動用回転軸
１８回転軸支持台
１９回転軸支持台
２０回転軸支持台
２１歯車
２２発電機固定台
２３支持枠
２４収納箱
２５自動車
２６歯車式発電装置
２７制御装置
２８蓄電池
２９自動車用モーター
３０モーター
３１歯車
３２フロントスプロケット
３３チェーン
３４リアスプロケット
３５プーリー
３６発電機駆動用ローラー
３７プーリー
３８ベルト
３９プーリー

発電効率を目的とした発電装置に関する提案は従来から種々ある。例えば文献１ではモーターでフライホィールを回転させ回転が一定速度になったらモーターをとめ遠心力による慣性を利用して発電機を回転させ、フライホィールの回転が落ちてきたら再びモーターを駆動させフライホィールを回転させ、これを繰り返して発電を継続する。文献２では
風力発電装置の塔の中に大中小の数個の歯車を連結して設置し、一番小さい歯車をモーターで回し回転を大きい歯車に伝え、この歯車から風力発電装置のプロペラに伝えてプロペラを回転させ、ナセル内の発電機を駆動させるという提案がある。

しかし、特許文献１では発電機の回転軸がフライホィールと同軸である為、モーターと同じ回転数でしか発電機を駆動できない。また、文献２では発電機はナセル内の発電機を用いるだけである。

本発明の第１実施例を示す説明図である。図２は第１実施例の発電機駆動用歯車の説明図である。本発明の第２実施例を示す説明図である。本発明の第３実施例を示す説明図である。本発明の第３実施例を示す説明図である。本発明の第４実施例を示す要部説明図である。本発明の第５実施例を示す説明図である

図３は、本発明の第２実施例を示す説明図である。本実施例では自動車用モーター１２の駆動力で走行する自動車８に歯車式発電装置９を装備したことを特徴とする。

歯車式発電装置９は実施例１のはずみ車式歯車１を通常の歯車に変更した図示しない歯車及び発電機駆動用歯車と前記歯車を駆動する駆動モーター２と発電機４とからなっており、歯車を横にし、その下側に駆動モーター２と発電機４を８台接続して設置している。

本実施例では、駆動モーター２の電源は自動車用モーター１２の電源である蓄電池１１と共用しており駆動モーター２は制御装置１０を介して蓄電池１１より電力を受けて駆動する。各発電機４からの電力は制御装置１０を介して蓄電池１１へ送られる。自動車用モーター１２は蓄電池１１の電力により駆動し自動車８を走行させる。

これにより、自動車用モーター１２の力で走る自動車８として外部からの電力を必要とせずに走行することが可能になる。また、歯車式発電装置９は自動車８の走行、停止に関わらず常に電力を蓄電池１１に供給できるので、停車中でもライトや空調機器などを電力不足の心配なしに使用できる。また、自動車８の外部へ電気を供給することも自由にできる。

図４及び図５は、本発明の第３実施例を示す説明図である。本実施例では電動二輪車の駆動源となるモーター１３の回転軸を歯車１４の駆動源としたことを特徴とする。

図４は、モーター１３と歯車１４の取り付け位置を平面的にみた説明図である。モーター１３とフロントスプロケット１５の間に歯車１４を設けている。この歯車１４の上部に発電機駆動用歯車３を２個噛み合わせモーター１３上部に発電機４を２台設置している。

図５は、歯車１４と発電機４の関係を電動二輪車の右側面からみた説明図である。電動二輪車が走行する時にはモーター１３が駆動すると同時にフロントスプロケット１５が回転し、チェーン１６によりリアスプロケット１７が回転するが、歯車１４も同時に回転し発電機駆動用歯車３がモーター１３の回転速度よりも早い回転速度で回転し発電機４を回転させる。発電機４の出力は任意でよいが、２台合わせてモーター１３の出力よりも大きいことが望ましい。

これにより、１台のモーター１３でより高回転の発電機４を２台駆動することが可能になり、走行しながら搭載されている蓄電池へ充電できるため電動二輪車の蓄電池への外部からの充電が必要なくなる。なお、発電機４からの電力は蓄電池へ供給する他にモーター１３へ直接供給することも自由にしてよい。

図６は、本発明の第４実施例を示す要部説明図である。第１実施例から第３実施例までのはずみ車式歯車１と歯車１４は、発電機駆動用歯車３と噛み合わせて発電機４に動力を伝えたが、本実施例では歯車の代わりをプーリー１８とし、発電機駆動用歯車３の代わりに発電機駆動用ローラー１９を用いて接触させる面を平面にし、面接触で回転力を発電機４に伝えることを特徴とする。

図６では、外周の面が平面なプーリー１８に発電機駆動用ローラー１９を接触させプーリー１８の回転を発電機駆動用ローラー１９から軸で繋がれた発電機４に伝えることを示している。発電機駆動用ローラー１９の回転軸は金属で表面にゴムを接着している。

これにより歯車の錆止めや潤滑油などの油脂類の使用を減らすことができる。尚、プーリー１８の外周面と接触する発電機駆動用ローラー１９の表面の材質は本実施例ではゴムを使用したが、これ以外にも接触面の材質は摩擦係数の高い材質ならばシリコン樹脂など自由な材質を使用することができる。また、プーリー１８の表面にも摩擦係数の高い材質を敷設することも自由にしてよい。

図７は本発明の第５実施例を示す説明図である。

直径の大きいプーリー２０と直径の小さいプーリー２２にベルト２１を掛けて連動するように構成し、プーリー２０の回転軸には駆動モーター２を配置してプーリー２０を回転させる。プーリー２０の外周のベルト２１部に発電機駆動用ローラー１９を５個設置させベルト２１が掛かかっていない部分にも発電機駆動用ローラー１９を３個設置させている。さらに、プーリー２０とプーリー２２の間のベルト２１部分に発電機駆動用ローラー１９を８個設置させている。発電機駆動用ローラー１９の回転軸は発電機４と連結されており発電機駆動用ローラー１９の回転と共に発電機４も回転する。なお、本実施例ではプーリー２０の直径は発電機駆動用ローラー１９の直径の１０倍の大きさとする。

駆動モーター２が回転するとプーリー２０も同じ回転数で回転するため直径が大きいぶん回転速度も速くなりベルト２１も同じ速度で回転する。プーリー２０に掛かっているベルト２１部に設置されている５個の発電機駆動用ローラー１９とプーリー２０に直接設置されている３個の発電機駆動用ローラー１９はプーリー２０の直径と発電機駆動用ローラー１９の直径の比率によりプーリー２０の１回転で１０回転することになる。ベルト２１の速度もプーリー２０の回転速度と同じ為、ベルト２１部に設置されている８個の発電機駆動用ローラー１９も同じ回転速度で回転する。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は上記に限らず種々の駆動源に適用でき、また種々の設計変更が可能である。例えば、第1実施例では発電機４は８台取り付けたが、はずみ車式歯車１に空いた場所があれば８台以上でもよく、図２の如く発電機駆動用歯車３の両側に発電機４を設置することで、１６台以上の発電機４を設置することが可能になる。また、実施例２から５で説明している駆動モーター２及び発電機４の種類も実施例１と同様に各装置の大きさなどにより自由にしてよい。

また実施例１では、はずみ車式歯車１を１台で説明したが、これに限らず同じ駆動モーター２の回転軸を伸ばし、はずみ車式歯車１を２連、３連となるように回転軸に取り付けることもできる。尚この連結式は、はずみ車式ではない歯車にも適用できる。また、歯車の代わりとなるプーリーにも適用できる。

また、実施例２では乗り物に搭載する代表的な例として自動車８に歯車式発電装置９を搭載した例を説明したが、これに限らず航空機、船舶、電車など殆どの乗り物に搭載又は装備することができる。

また、実施例３では電動二輪車を駆動するモーター１３に歯車１４を取り付けたが、これ以外に電動自転車や電気自動車などから船舶、航空機などの乗り物を駆動するモーターにも自由に適用できる。また、歯車１４に発電機４を３台以上設置する事も自由にできる。

また、実施例５ではプーリー２０と２２の間のベルト２１部分に発電機４を８個設置しているが、これに限らずプーリー間を長くするほどベルト２１に設置出来る発電機４の台数を増やすことができる。また、プーリー２０と２２も駆動モーター２の回転軸を伸ばして２連、３連と連結することもできる。

１はずみ車式歯車
２駆動モーター
３発電機駆動用歯車
４発電機
５駆動モーター電源用発電機
６制御装置
７蓄電池
８自動車
９歯車式発電装置
１０制御装置
１１蓄電池
１２自動車用モーター
１３モーター
１４歯車
１５フロントスプロケット
１６チェーン
１７リアスプロケット
１８プーリー
１９発電機駆動用ローラー
２０プーリー
２１ベルト
２２プーリー

本発明は、一つの駆動モーターを駆動源として２台以上の発電機を駆動させ、しかも発電機の回転を高めることで効率的に発電できるようにし、また発電した電力の一部を駆動モーターに供給することで、他への電力を供給しながらも継続的に発電できるようにした継続発電装置に関する。

発電効率を目的とした発電装置に関する提案は従来から種々ある。例えば特許文献１ではモーターでフライホィールを回転させて回転が一定速度になったらモーターを停止し、遠心力による慣性を利用して発電機を回転させ、フライホィールの回転が落ちてきたら再びモーターを駆動させてフライホィールを回転させるものとして、これを繰り返して発電を継続するとする。特許文献２では風力発電装置の塔の中に大中小の数個の歯車を連結して設置し、一番小さい歯車をモーターで回してその回転を大きい歯車に伝え、この歯車から風力発電装置のプロペラに伝えてプロペラを回転させ、ナセル内の発電機を駆動させるとする。

しかし、特許文献１では発電機の回転軸がフライホィールと同軸であるため、モーターと同じ回転数でしか発電機を駆動できない。また、特許文献２では発電機はナセル内の発電機を用いるだけであって、いずれも効率的に発電できるものではない。

そこで本発明は上述したような従来存した諸事情に鑑み創出されたもので、１台の駆動モーターの駆動により回転する回転軸に、この回転軸の回転数より高い回転数で駆動できるようにした発電機を２台以上駆動させることで、高い発電効率を得ることができ、しかも発電機で発電した電力の一部を前記駆動モーターに供給することで、他への電力を供給しながらも外部電力の供給なしに継続して発電できる継続発電装置を提供することを課題とする。

上記した本発明の課題を達成するため、本発明にあっては、駆動モーターと、この駆動モーターの駆動力で回転される２台以上の発電機とから成り、駆動モーターの回転軸には、回転軸の直径より大きい直径を有するはずみ車式とした駆動歯車あるいは駆動プーリーを取り付け、発電機は、駆動歯車に伝達されてあるいは駆動プーリーに伝達されて回転されるよう、駆動歯車あるいは駆動プーリーの直径の２分の１以下の直径を有する発電機駆動用歯車あるいは発電機駆動用ローラーが取り付けられていて、駆動モーターの１回転で発電機は２回転以上回転されるようにすると共に、発電機の少なくとも１つはその発電機によって発電された電力を前記駆動モーターの電源として供給するようにしてあって、前記駆動歯車と発電機駆動用歯車とは歯車同士で噛み合っているか、チェーンによって伝達されるかしてあり、また駆動プーリーと発電機駆動用ローラーとは面接触しているか、ベルトによって伝達されるかしてあることを特徴とする。
発電機駆動用歯車あるいは発電機駆動用ローラーの両側に回転軸を伸ばし、発電機駆動用歯車あるいは発電機駆動用ローラーの両側で発電機を駆動させるようにして構成することができる。
駆動歯車と発電機駆動用歯車とを伝達するチェーンには、２台以上の発電機の発電機駆動用歯車を噛み合わせて構成することができる。
駆動プーリーと発電機駆動用ローラーとを伝達するベルトには、２台以上の発電機の発電機駆動用ローラーを面接触して構成することができる。
駆動モーターの回転軸には、はずみ車式の駆動歯車あるいは駆動プーリーを２連、３連に取り付けて構成することができる。
自動車、船舶、航空機などの乗り物に装備または搭載して構成することができる。

本発明は以上に説明したように構成されているから、１台の駆動モーターで２台以上の発電機を、元の駆動モーターの回転数よりも高回転で駆動させることが可能になる。さらに、数台ある発電機のうち一部の発電機の電力を駆動モーターの駆動用電力として使うことができるため、外部へ電力を供給しながらも、外部からの電力補充なしに駆動モーターを回し続けることが可能であり、継続的な発電が可能である。

また、駆動歯車と発電機駆動用歯車、又は駆動プーリーと発電機駆動用ローラーの直径の比率を自由に変えることができるため、発電機の台数及び発電出力も目的により任意に設定できる。さらに、チェーンを掛ける歯車間、又はベルトを掛けるプーリー・ローラー間を長くするほど、発電機を多く設置できるので大出力の発電装置を提供できる。

また、駆動歯車又は駆動プーリーに沿って発電機を円状に設置できるため、設置面積、又は発電装置の容積を少なくできる。さらに駆動歯車、発電機駆動用歯車、又は駆動プーリー、発電機駆動用ローラーを縦方向にも横方向にも配置できるため、設置場所及び搭載する乗り物などに広く対応できる。

本発明の第１実施例を示す説明図である。第１実施例の発電機駆動用歯車の説明図である。本発明の第２実施例を示す説明図である。本発明の第３実施例を示す説明図である。本発明の第３実施例を示す説明図である。本発明の第４実施例を示す要部説明図である。本発明の第５実施例を示す説明図である

図に示すように本発明にあっては、発電効率を高めるために、１台の駆動モーター２によって２台以上の発電機４を駆動回転させるのである。すなわち、１台の駆動モーター２の回転軸に、この回転軸の直径の２倍以上の直径に形成した駆動歯車（１）または駆動プーリー（３５）を取り付ける。この駆動歯車または駆動プーリーに、これらの駆動歯車または駆動プーリーの直径の２分の１以下の発電機駆動用歯車３または発電機駆動用ローラー３６が発電機４それぞれに取り付けられていて、駆動歯車と発電機駆動用歯車、あるいは駆動プーリーと発電機駆動用ローラーとを接続する。これにより、駆動モーター２の元の回転軸の回転数の２倍以上の回転数で発電できる発電機４を、駆動歯車または駆動プーリーの外周に２台以上設置することが可能になる。さらに、設置した発電機４の中の任意の台数の発電機４の電力を駆動モーター２に供給する。

図１は、本発明の第1実施例を示す説明図である。電気により回転する駆動モーター２をはずみ車式歯車１の駆動源とするもので、駆動歯車であるはずみ車式歯車１は駆動モーター２の回転軸に取り付けられており、発電機４それぞれに固着された発電機駆動用歯車３がはずみ車式歯車１に噛み合うことで、回転されるようにしてある。また、発電機４のうちの少なくとも１台が、駆動モーター３に電力を供給する駆動モーター電力供給用発電機５としてある。尚、図中符号６は制御装置、７は蓄電池である。

駆動モーター２の回転軸に取り付けたはずみ車式歯車１は、駆動モーター２の回転軸の直径の１０倍大きい直径を有していて、このはずみ車式歯車１に発電機駆動用歯車３を噛み合わせてある。この発電機駆動用歯車３は発電機４と回転軸が直結されていて、直径がはずみ車式歯車１の１０分の１となっている。

これにより駆動モーター２の１回転は、はずみ車式歯車１の１回転になり、噛み合わせている発電機駆動用歯車３の回転数は１０回転となり、直結されている発電機４も発電機駆動用歯車３と同じ回転数で発電することができる。つまり駆動モーター２の回転数の１０倍の回転数で発電機４を駆動させることができる。

本実施例では、この発電機駆動用歯車３をはずみ車式歯車１の外周に８台設置しており、その内の１台の発電機は駆動モーター電源用発電機５として、制御装置６を介して蓄電池７に電力を供給している。蓄電池７からは制御装置６を介して駆動モーター２へ電力を供給する。これにより、外部からの電力を必要とせずに駆動モーター２を駆動し続けることができる。他の７台の発電機４は外部へ電力を供給する。

発電機４の出力は任意でよいが、駆動モーター２の出力と同等かより大きいほうがよい。また、駆動モーター電力供給用発電機５の出力も同等であればこの１台で電力を賄えるが、もし小さい場合には他の発電機４からも蓄電池７に供給するようにしてもよい。また、駆動モーター２及び発電機４，５の種類も各歯車式発電装置により任意にできる。

本実施例では一旦駆動したら長時間発電し続ける発電装置用として、はずみ車式歯車１を用いたことを特徴とする。はずみ車式歯車１を使用することによって駆動と負荷との差によって発生する回転数の変動を少なくすることができる。このはずみ車式歯車１の外周に刻んだ歯車によって回転数が一定で、安定した発電を続けることができる。また、駆動モーター２の運転、停止は頻繁に行わないため、はずみ車式歯車１の慣性回転力により馬力やトルクの小さい駆動モーター２でも使用できる。

また、本実施例では発電機駆動用歯車３の片側に回転軸を設けて１個の発電機４に接続したものとして説明されるが、さらに発電力を増す方法として、図２のように発電機駆動用歯車３の両側に回転軸を設けることで１個の発電機駆動用歯車３によって発電機を２台駆動させ発電力を倍増させることができる。

また本実施例では、はずみ車式歯車１を鉛直方向に沿う縦に配置する構成として説明したが、設置する場所、又は環境によって、これを水平方向に沿う横又は水平に配置することもできる。さらに、はずみ車式歯車１の下側に駆動モーター２と発電機４を設置することで、より小型化した発電装置を提供できる。これは、はずみ車式歯車１を縦にした場合にも適用できる。また、はずみ車式歯車１及び駆動モーター２や発電機４など本実施例の各装置の固定方法又は設置方法は設置場所及び各装置の大小により任意にしてよい。

本実施例の発電装置は、部品や装置の故障がない限り、他からの電力の供給を受けずに発電を継続することが可能であり、小型モーターと小径の歯車を使用することで小型化した家庭用などの発電装置として構成できるのみならず、大型のモーターと大径の歯車を使用することで大型化した大型発電装置とすることもでき、使用範囲の広い発電装置を提供できる。

図３は、本発明の第２実施例を示す説明図である。本実施例では蓄電池１１から供給された電力によって自動車用モーター１２を駆動するようにした自動車８において、自動車用モーター１２の駆動力で走行する自動車８に歯車式発電装置９を装備したことを特徴とする。

歯車式発電装置９は、実施例１のはずみ車式歯車１を通常の歯車に変更した図示しない歯車及び発電機駆動用歯車と、前記歯車を駆動する駆動モーター２と、発電機４とからなっており、歯車を横にし、その下側に駆動モーター２と発電機４を５台接続して設置している。これによって、駆動モーター２の駆動で発電機４を作動させ、発電機４によって得られる電力で駆動モーター２を駆動させる一方、蓄電池１１に蓄電させる。

本実施例では、駆動モーター２の電源は自動車用モーター１２の電源である蓄電池１１と共用しており、駆動モーター２は制御装置１０を介して蓄電池１１から供給された電力によって駆動する。駆動モーター２の駆動によって作動される各発電機４にて得られた電力は制御装置１０を介して蓄電池１１へ送られる。この蓄電池１１からの電力によって自動車用モーター１２は駆動し自動車８を走行させる。

これにより、自動車用モーター１２の力で走る自動車８として、外部からの電力を必要とせずに走行することが可能になる。また、歯車式発電装置９の発電機４は自動車８の走行、停止に関わらず常に電力を蓄電池１１に供給できるので、停車中でもライトや空調機器などを、電力不足の心配なしに使用できる。また、自動車８の外部へ電気を供給することも自由にできる。

図４及び図５は、本発明の第３実施例を示す説明図である。本実施例では電動二輪車の駆動源となる駆動モーター１３の回転軸に、発電機４を作動させる発電機駆動用歯車３を噛み合わせる駆動歯車１４を取り付けたもので、駆動歯車１４の回転によって発電機４を作動させることを特徴とする。

図４は、駆動モーター１３と駆動歯車１４の取り付け位置を平面的にみた説明図である。駆動モーター１３と、この駆動モーター１３の回転軸端に取り付けたフロントスプロケット１５との間に駆動歯車１４を設けている。そして、この駆動歯車１４の上部に発電機駆動用歯車３を２個噛み合わせると共に、駆動モーター１３の上部に発電機４を２台設置している。

図５は、駆動歯車１４と発電機４の配置関係を電動二輪車の右側面からみた説明図である。電動二輪車が走行する時には駆動モーター１３が駆動すると同時にフロントスプロケット１５が回転し、電動二輪車のリア側であるリアスプロケット１７を、フロントスプロケット１５・リアスプロケット１７相互間に架け渡したチェーン１６により回転させて走行するようにしてある。このとき、駆動歯車１４も同時に回転し発電機駆動用歯車３が駆動モーター１３の回転速度よりも早い回転速度で回転して、それぞれの発電機４を回転させる。発電機４の出力は任意でよいが、２台合わせて駆動モーター１３の出力よりも大きいことが望ましい。

これにより、１台の駆動モーター１３でより高回転の発電機４を２台駆動することが可能になり、走行しながら搭載されている図示を省略した蓄電池へ充電できるため電動二輪車の蓄電池への外部からの充電が必要なくなる。なお、発電機４からの電力は蓄電池へ供給する他に駆動モーター１３へ直接供給することも自由にしてよい。

図６は、本発明の第４実施例を示す要部説明図である。第１実施例から第３実施例までのはずみ車式歯車１と駆動歯車１４は、発電機駆動用歯車３と噛み合わせて発電機４に動力を伝えるものとして構成したが、本実施例では歯車の代わりにプーリー１８とし、発電機駆動用歯車３の代わりに発電機駆動用ローラー１９を用いて接触させる面を平面にし、面接触で回転力を発電機４に伝えるように構成したことを特徴とする。

すなわち図６では、外周の面が平面なプーリー１８に発電機駆動用ローラー１９を接触させることで、プーリー１８の回転を、発電機４の軸に繋がれた発電機駆動用ローラー１９を介して発電機４に伝えることを示している。発電機駆動用ローラー１９の回転軸は金属で、発電機駆動用ローラー１９自体の表面にはゴムを接着している。

これにより、第１実施例から第３実施例におけるような歯車の錆止めや潤滑油などの油脂類の使用を減らすことができる。尚、プーリー１８の外周面と接触する発電機駆動用ローラー１９の表面の材質は本実施例ではゴムを使用したが、これ以外にも接触面の材質は摩擦係数の高い材質ならばシリコン樹脂など自由な材質を使用することができる。また、プーリー１８の表面にも摩擦係数の高い材質の素材を接着することも自由にしてよい。

図７は本発明の第５実施例を示す説明図である。

駆動モーター２の回転軸に取り付けた直径の大きい駆動プーリー２０と、所定箇所で軸支されている直径の小さいプーリー２２にベルト２１を掛けて連動するように構成すると共に、駆動プーリー２０自体は、駆動モーター２の回転軸に取り付け配置されていて、駆動モーター２によって駆動プーリー２０を回転させるようにしてある。プーリー２０の外周のベルト２１部分に発電機駆動用ローラー１９を５個設置させ、ベルト２１が掛かかっていない部分にも発電機駆動用ローラー１９を３個設置させている。さらに、駆動プーリー２０とプーリー２２の間のベルト２１部分に発電機駆動用ローラー１９を８個設置させている。発電機駆動用ローラー１９は、発電機４の回転軸に取り付けられていて、駆動プーリー２０、ベルト２１によって回転される発電機駆動用ローラー１９の回転によって発電機４も回転する。なお、本実施例では駆動プーリー２０の直径は発電機駆動用ローラー１９の直径の１０倍の大きさとする。

駆動モーター２が回転すると駆動プーリー２０も同じ回転数で回転するため直径が大きいぶん回転速度も速くなり、ベルト２１も同じ速度で回転する。駆動プーリー２０に掛かっているベルト２１部分に設置されている５個の発電機駆動用ローラー１９と駆動プーリー２０に直接設置されている３個の発電機駆動用ローラー１９は駆動プーリー２０の直径と発電機駆動用ローラー１９の直径の比率により駆動プーリー２０の１回転で１０回転することになる。ベルト２１の速度も駆動プーリー２０の回転速度と同じため、ベルト２１部分に設置されている８個の発電機駆動用ローラー１９も同じ回転速度で回転する。

これにより、駆動モーター２の回転数の１０倍の回転数で計１６台の発電機４を回転させることができ、１台の駆動モーター２で効率のよい発電が可能になる。尚、１６台の発電機４のうち、任意の台数の発電機４の電力を駆動モーター２の駆動用の電源として使うことで、外部からの電力の供給なしに継続的に発電をすることが可能になる。

実施例１では、はずみ車式歯車１の外周に歯を設けたが、これに限らずはずみ車式歯車１の片側又は両側に設けることもできる。この際、はずみ車式歯車１のなるべく外周に近い両側に設けることで外周の歯と同様の回転速度を持たせることができる。

また、実施例１では、はずみ車式歯車１を１台で説明したが、これに限らず同じ駆動モーター２の回転軸を伸ばし、はずみ車式歯車１を２連、３連となるように回転軸に取り付けることもできる。尚この連結式は、はずみ車式ではない歯車にも適用できる。また、歯車の代わりとなるプーリーにも適用できる。また、図示を省略したが、回転軸を二つ以上に枝分かれさせて駆動歯車、又は駆動プーリーを２個以上設けることもできる。

また、実施例３では電動二輪車を駆動する駆動モーター１３に駆動歯車１４を取り付けたが、これ以外に電動自転車や電気自動車などから船舶、航空機などの乗り物を駆動するモーターにも自由に適用できる。また、駆動歯車１４に発電機４を３台以上設置する事も自由にできる。また、実施例２の自動車用モーター１２や実施例３の駆動モーター１３の回転軸を延長したり、方向を変えたり、２軸以上に枝分かれさせて歯車やプーリーを２個以上設けたりすることもできる。

また、実施例５では駆動プーリー２０とプーリー２２の間のベルト２１部分に発電機４を８個設置しているが、これに限らずプーリー間を長くするほどベルト２１に設置できる発電機４の台数を増やすことができる。また、駆動プーリー２０とプーリー２２も駆動モーター２の回転軸を伸ばして２連、３連と連結することもできる。

また、上記実施例の各歯車、プーリー、ローラー及びベルトの形状は、従来から動力を効率よく伝えるように設計されている形状でよい。例えば歯車、又はプーリーのリムを高くすることもできる。又はプーリーの形状をＶ型にし、これに合わせるローラー、ベルトの形状も同様にするなど自由にしてよい。

本発明によれば、発電するための燃料、電力などを必要としない自力発電型で小型の家庭用から大型の産業用の発電装置まで、使用目的により幅の広い発電出力を備えた継続発電装置を提供できる。また、歯車などの大きさを設置場所に応じて変更できるため、自動車、船舶、航空機、電車などの乗り物に対応した容積で搭載することもできる。

１はずみ車式歯車
２駆動モーター
３発電機駆動用歯車
４発電機
５駆動モーター電源用発電機
６制御装置
７蓄電池
８自動車
９歯車式発電装置
１０制御装置
１１蓄電池
１２自動車用モーター
１３駆動モーター
１４駆動歯車
１５フロントスプロケット
１６チェーン
１７リアスプロケット
１８プーリー
１９発電機駆動用ローラー
２０駆動プーリー
２１ベルト
２２プーリー

Claims

モーターの回転軸に、前記回転軸の直径より大きい直径を有する歯車を取り付け、前記歯車に発電機と同じ回転軸で連結されている前記歯車の直径の２分の１以下の発電機駆動用歯車を、前記歯車に２個以上噛み合わせて設置することで発電機を２台以上駆動させる機能と制御手段と蓄電手段と送電手段とを備え、モーターの１回転で設置した２台以上の各発電機を２回転以上回転させることを特徴とする歯車式発電装置。
歯車をはずみ車式歯車としたことを特徴とする請求項１記載の歯車式発電装置。
発電機駆動用歯車の両側に回転軸を伸ばし、発電機駆動用歯車の両側で発電機を駆動させることを特徴とする請求項１、２記載の歯車式発電装置。
歯車を回転させる動力をモーター以外としたことを特徴とする請求項１、２、３記載の歯車式発電装置。
風力発電装置のプロペラの回転による動力を歯車を回転させる動力源としたことを特徴とする請求項４記載の歯車式発電装置。
自動車、船舶、航空機などの乗り物に装備、又は搭載したことを特徴とする請求項１から４記載の歯車式発電装置。
請求項１から６記載の歯車と発電機駆動用歯車による歯車同士の動力伝達方法に代わり、プーリー又はベルトとローラーを用いた面接触による動力伝達方法としたことを特徴とするプーリー式発電装置。
２個の歯車、又は２個のプーリーをチェーン、又はベルトで連結し、これらに発電機駆動用歯車、又は発電機駆動用ローラーを２個以上設置したことを特徴とする請求項１から７記載の歯車式発電装置及びプーリー式発電装置。
同一の動力源の回転軸に歯車、又はプーリーを２個以上取り付けたことを特徴とする請求項１から８記載の歯車式発電装置及びプーリー式発電装置。