JP3170639U - 自家発電蓄電器 - Google Patents

Abstract

【課題】本願考案はモータを用いた動力機器の余剰動力を簡易なクラッチ機構を用いて発電機を接続して発電し、この電気を充電状態、充電残量等を可視化したインジケータで容易に把握できる移動式充電器に蓄電し、外部電力として使用可能な自家発電蓄電器を提供する。【解決手段】本願自家発電蓄電器１は発電装置１０と移動式電源装置１００を備える。発電装置は動力機器２０のモータＭの回転軸１７又は動力機器２０の回転軸２１に第１プーリＰ１を取付け、所定の位置に第２プーリＰ２を設置する。これらのプーリにベルトＢ１を巻回し、このベルトにクラッチ機構１３を用いて発電機１１のプーリＰ３を接続して発電する。この発電装置１０から得られた電気を蓄電器が内蔵された移動式電源装置１００に蓄電する。この発電装置と移動式電源装置はメタルコネクター１０８を介してキャプタイヤケーブル１６で接続される。【選択図】図１

Description

本考案は、自家発電蓄電器に関する。詳しくはモータを使用した動力機器の余剰動力を利用して発電機を作動させ、発電された電気を蓄電器に蓄電する自家発電蓄電器に関する。

地震等の不測の災害時における商用電気の停電時において、照明用の電源及びパソコン電源等は必要不可欠のものであり、非常用電源は常備しておく必要がある。また、余剰動力を利用して発電すれば、非常用のみならず通常業務においてもこの発電機から生じた電気を種々のものに利用できる。動力機器は最大負荷を基準に設計されるため余剰動力が発生し、この余剰動力は利用されない場合が多い。

例えば、樹脂射出成形機等において、不要副成物であるランナーゲート或いは不良品は粉砕機を用いてペレットとして再利用する。この粉砕機は不要ランナーゲートを裁断していないときにおいても常時運転しておく必要がある。不要ランナーゲートを順次遅滞なくペレット化しないと大量のランナーゲートを保存しなくてはならず、膨大な保存容器及び場所が必要となるためである。

また、バックフィルター型集塵機においては定期的にフィルターの目詰まりを清掃するが、一定時間は目詰まりが無いため、モータは軽負荷状態で長時間運転される。更には、送風機においては、ダンパーの開度を小さくしたときには軽負荷となって、余剰動力を生み出す。

これらの余剰動力は小さいとはいえ通常長時間運転される為、累計量は無視することはできない。これらの余剰動力は小さいという理由、余剰動力を取出して蓄電する装置が煩雑で高価になるという理由等でこの余剰動力は利用されることが無く浪費されていた。従来の発電システムで主流になっている化石燃料をエネルギー源とした発電システムは燃料の枯渇化及び燃焼後の廃棄物が大気を汚染し、温暖化をもたらし地球規模の公害となり全世界において問題視されている。また、核燃料を使用する発電システムは核物質の拡散等の観点で安全性が危惧される。さらに水、風、太陽光などの自然エネルギーを電気に変換する場合は、変換効率が悪く対費用効果が劣っているため今後の技術開発が待たれる状態である。従って、余剰動力を利用して発電し、この電気を利用することは社会的意義も大きい。

本願考案者等は余剰動力を生み出す動力機器に簡易に発電機の接続及び接続解除を自在にし、この電力を汎用蓄電器に蓄電するとともに、電気技術者でない一般作業者にも使用を容易にするため、蓄電状態及び蓄電された電気の残存量を可視的にインジケートし、安価でコンパクトな自家発電蓄電器を考案した。

本願考案は、モータを用いた動力機器であって、余剰動力を有する動力機器にクラッチ機構を用いて発電機を接続して発電し、この電気を充電状態、充電残量等を可視化したインジケータで把握可能とした移動式充電器に蓄電して、一般作業者においても容易に取扱い可能な自家発電蓄電器を提供する。
この自家発電蓄電器は商用電気の停電時のみならず、通常作業においても利用できる。

本願考案は、発電装置と移動式電源装置を備える。この発電装置は動力機器に使用されるモータの軸、動力機器の回転軸にクラッチ機構を用いて発電機を接続して発電する。本願に係る発電装置は動力機器の軽負荷時の余剰動力を用いて発電する。

この発電装置は第１プーリと第２プーリを備え、第１プーリは動力機器に使用されるモータの軸、又は、動力機器の回転軸に取付けられる。第２プーリは所定の位置に配設される。この第１プーリと第２プーリにベルトを巻回して、このベルトの内側に発電機を配設する。この発電機が備えるプーリは上述のベルトに適合するものが使用される。この発電機をクラッチ機構を用いて上記ベルトに接続して発電する。

他の本願考案は、上記動力機器がベルト駆動動力機器である場合には、この発電装置はベルト駆動動力機器のベルトにクラッチ機構を用いて発電機を接続して発電する。ベルト駆動動力機器とはモータ（内燃機関にも使用できるが通常は電動モータを使用する。）と動力機器にプーリを介してベルトを巻回してモータの駆動力を動力機器に伝達して所望の役割を果たす機器をいう。

この発電装置は第１プーリと第２プーリを備え、第１プーリはベルト駆動動力機器の備えるプーリとモータの備えるプーリに巻回されたベルトの内側に接続し配設され、第２プーリは所定の位置に配設される。この第１プーリと第２プーリにベルトを巻回して、このベルトの内側に発電機を配設する。この発電機が備えるプーリは上述のベルトに適合するものが使用される。

この発電装置は発電機を上述のベルトに接続及び接続解除が自在のクラッチ機構を備える。このクラッチ機構は手動式の腕木式リンク、油圧又はエアシリンダ、カムシャフト・ピニオンギヤ付きのモータで作動するもの等が使用される。このクラッチ機構で発電機を上記回転中のベルトに接続させる。また、コントローラを設けて設定条件に合致したときにクラッチによる接続又は接続解除を自動的に行うこともできる。また、クラッチ機構の設置位置に制限がある場合には、上述の第一プーリをモータの回転軸又は動力機器の備える回転軸に取付け、上述のクラッチ機構を用いずに直接発電機のプーリーにベルトを巻回して発電する。

発電機は汎用のものを使用して、コンバータを用いて蓄電器に充電することができるが、レクチファイア付きの自動車用オルタネータを使用して、より簡便なものとすることができる。発電機で発電された電気は移動式電源装置に内蔵された蓄電器に蓄電される。この発電機と移動式電源装置はメタルコネクターで接続する。上述の蓄電器には汎用の自動車用１２Ｖバッテリーを使用すると安価であり、且つ速やかに入手可能である。この蓄電器は出力側外部機器の種類等に応じて、並列及び／又は直列で複数使用する。

この移動式電源装置は、一般作業者が容易に使用できるように、可視化インジケータを使用して充電状態及び蓄電電気量を容易に把握できる。特に災害による非常事態においては、一般作業者の誰もが使用することができなくてはならないため蓄電電気残量を可視化インジケータを使用する。

本願考案の自家発電蓄電器によれば、簡易且つ安価に余剰動力の利用が図れる。特に発電装置が第１プーリと第２プーリを備え、この第１プーリと第２プーリにベルトを巻回し、第１プーリがモータの回転軸又は動力機器の機器の回転軸に取付けられ、第１プーリと第２プーリに巻回したベルトの内側に上記ベルトに接続可能なプーリを備えた発電機を配設し、クラッチ機構を用いて発電機を上記ベルトに接続して発電させる場合は、発電機の設計回転数が容易に得られ、発電装置の保守・点検も容易になる。

上記動力装置がベルト駆動動力であって、発電装置が第１プーリと第２プーリを備え、この第１プーリと第２プーリにベルトを巻回し、第１プーリが上記ベルト駆動動力機器のベルトに接続され、第１プーリと第２プーリに巻回したベルトの内側に上記ベルトに接続可能なプーリを備えた発電機を配設し、クラッチ機構を用いて上記ベルトに接続して発電させる場合は、発電装置設置の自由度が増し、発電機の設計回転数が容易に得られ、発電装置の保守・点検も容易になる。

また、本願考案に係る移動式電源装置を備える場合は、充電状態及び蓄電器の電気残量が
可視化インジケータで表示されるため一般作業者においても取扱いが容易であり、更に、発電機に自動車用１２Ｖオルタネータ及び蓄電器に自動車用１２Ｖバッテリーを使用した場合は、これらの機器の入手が随時可能であり、且つ安価であるため自家発電蓄電器が容易且つ安価に作製できる。

本願考案の自家発電蓄電器の斜視図である。 本願考案に係る発電装置において第１プーリをモータの回転軸に取付けた状態を正面からみた図である。 本願考案に係る発電装置において第１プーリを回転機器の回転軸に取付けた状態を正面からみた図である。 駆動動力にベルト駆動動力を用いた場合の自家発電蓄電器の斜視図である。 図４に係る発電装置を正面からみた図である。 図５に係る発電装置を側面からみた図である。 クラッチ機構を第２プーリに取付けた状態を示した図である。 自動化フローチャートを表した図である。 本願考案に係る移動式電源装置の概略ブロック図である。 他の本願考案の発電装置を正面からみた図である。

以下、本願考案を実施するための形態を図に基づいて詳細に説明する。これらの図中の記号（または番号）は、共通する部材の場合は省略している。また、図中において部材が明瞭である場合も省略している。これらの図は本願考案を説明するために模式的に描かれたものであり、本願考案がこれらの図に拘束されるものではない。

図１は本願自家発電蓄電器１の斜視図である。自家発電蓄電器１は、モータＭを使用した動力機器２０にクラッチ機構１３を用いて発電機１１を接続して発電する発電装置１０と、この発電装置１０から得られた電気を蓄電するための蓄電器が内蔵された移動式電源装置１００を備える。発電装置１０とは発電機１１を作動させるための全ての機器の総称である。この発電装置１０と移動式電源装置１００はメタルコネクター１０８を介してキャプタイヤケーブル１６で接続される。このため、発電装置１０と移動式電源装置１００は脱着可能であり、移動式電源装置１００は必要とする場所に容易に移動できる。

モータを使用した動力機器とは、モータにより生じた動力を伝達して、駆動される機器の総称を言う。図１においては動力伝達手段がベルトとして描かれているが、動力伝達手段はベルトに限らず、例えば、スプルケットを用いたチエン、歯車によるものもの等も含まれる。本願考案は、このモータＭ又は動力機器２０の回転軸１７，２１を利用して発電を行う。回転軸を有する動力機器の例としてはランナーゲート粉砕機、送（排）風機等が挙げられる。

本願自家発電蓄電器１に係る発電装置１０は、第１プーリＰ１と第２プーリＰ２を備え、第１プーリは動力機器２０に使用されるモータＭの回転軸１７又は動力機器２０の回転軸２１に取付けられる。第２プーリは設置可能な所定の位置に配置される。この第１プーリＰ１と第２プーリＰ２にベルトＢ１を巻回して、このベルトＢ１の内側にベルトＢ１に接続可能なプーリＰ３を備えた発電機１１を配設する。この発電機はクラッチ機構１３によってベルトＢ１に接続及び接続解除が自在となっている。図２は、上述のモータＭの回転軸１７に第１プーリＰ１を取付けたときの正面図である。図３は上述の動力機器２０回転軸２１に第１プーリＰ１を取付けたときの正面図を表す。

他の本願自家発電蓄電器１はモータを使用した動力機器がベルト駆動動力機器（モータＭの動力伝達にベルトＢ２を用いた動力機器をいう。）２０であって、発電装置１０は第１プーリＰ１と第２プーリＰ２を備え、第１プーリＰ１と第２プーリＰ２にベルトＢ１を巻回する。
図４は、ベルト駆動動力機器２０のベルトＢ２に発電機を接続する場合の斜視図を示す。この図４に示すように第１プーリＰ１はモータＭのプーリＰ４とベルト駆動動力機器２０の備えるプーリＰ５に巻回したベルトＢ２を介して常に回転するプーリＰ６と同軸に配設される。従って、ベルト駆動動力機器２０の作動中はベルトＢ１は常に回転している。第１プーリＰ１とプーリＰ６は一体に作製することもできる。

図５は、ベルト駆動動力機器２０に係る発電装置を正面からみた図である。発電機１１は上述の第１プーリＰ１と第２プーリＰ２の略中間位置に設置する。図５（ａ）はクラッチ機構が作動していない状態を示す説明図であり、発電機１１の備えるプーリＰ３はベルトＢ１に接触していないために回転しない。

図５（ｂ）はクラッチ機構１３が作動している状態を示す説明図であり、発電機１１の備えるプーリＰ３はベルトＢ１に接触しているために回転し、発電をする。図６は図５に係る側面図である。このクラッチ機構１３の設置方法については特に制限は無いが、例えば作動させると発電機１１の取付け台１９に設けられたレール１２に沿ってスライドさせる等の方法が挙げられる（図１、図４及び図６を参照）。第１プーリＰ１及び第２プーリＰ２の取付け台１４は、ナット１８により上下動自在として、ベルトのテンションを調整する。

このクラッチ機構１３は第２プーリＰ２に取付けてこの第２プーリＰ２移動させて発電機１１をベルトＢ１に接続することもできる。図７はクラッチ機構をプーリに取付けた状態を示した図である。図７（ａ）は第２プーリＰ２を移動させて発電機１１をベルトＢ１に接続する場合の説明図である。図７（ｂ）は、第２プーリＰ２をテンションプーリの機能をもたせて、第２プーリＰ２を移動させてベルトＢ１のテンションの張りと緩みにより発電機１１をベルトＢ１に接続或いは接続解除を行う。

このクラッチ機構１３は図１等においては手動式の腕木式のリンク機構が描かれているがこれに限定されるものではない。例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ、ピニオンギヤを備えたモータとラックにより作動させることもできる。また、後述のように設定条件を入力したコントローラによりクラッチ機構を自動で作動させて、発電機１１をベルトＢ１に接続及び接続解除を自在とすることもできる。

発電機１１の種類は特に限定されない。直流発電機、交流発電機が用いられるが、発電効率の良い交流発電機を通常は用いる。この交流発電機にコンバータを接続して蓄電器に蓄電する。これらの発電機のうちで自動車に汎用使用されている１２Ｖオルタネータが特に好ましく使用される。この自動車用１２Ｖオルタネータはコンバータを内蔵しているため、取扱いが容易である。また、自動車用１２Ｖオルタネータは調達が容易であり、安価である。発電機の所望の回転数はプーリの径で対応する。また、無断変速機等を用いることができる。

上記クラッチ機構は、ベルト駆動動力機器の運転中の消費電力が設定値以下の負荷であるとき及び移動式電源装置の蓄電器の蓄電量が所定量以下になったときの条件を満たしたときに作動して上記発電機をベルトＢ１に自動接続させる手段を備えることも可能である。図８はこの自動接続を説明するためのフローチャート図である。

本願自家発電蓄電器１に係る移動式電源装置１００は、蓄電器、蓄電量残量計インジケータ１０７、発電停止表示ランプ１０３、発電表示ランプ１０２、インバータ、発電電気電圧計１０６及び発電電気電流計１０５を備える。発電機１１がコンバータ内蔵型オルトネータの場合は、コンバータは必要としないが、発電機がコンバータを内蔵していない場合は更にコンバータが必要となる。図９はこの移動式電源装置１００の概略ブロック図である。移動式電源装置１００の備える電源スイッチ１０１をＯＮにすると自動的にクラッチ１３が作動して発電機１１がベルトＢ１に接続して発電が開始又は停止する。

この移動式電源装置１００が内蔵する蓄電器は特に限定されないが、好ましくは自動車用１２Ｖバッテリーが好ましく用いられる。このバッテリーは調達が容易であり、安価である。このバッテリーは図９においては並列に２個使用しているが必要に応じて並列及び／又は直列に適宜の数を使用することができる。

本願自家発電蓄電器１は電気関係技術者のみならず一般作業員においても容易に取扱い可能とするために移動式電源装置１００には、可視化計器を使用することが好ましい。特に蓄電量残量が一瞥してわかる蓄電量残量計インジケータ１０７を備えることが好ましい。また、移動式電源装置１００は使用場所への移動を容易にするためにキャスターを取付けることができる。また、移動式電源装置１００内で発生する熱及び気体等を排出するための換気穴１０９を設ける。

他の本願発明の請求項８に係る自家発電蓄電器は図１０に示すように上述の動力機器の回転軸又はモータＭの回転軸１７に上述のプーリＰ１を取付け、発電機１１の備えるプーリＰ３との間にベルトを巻回して発電機１１を回転し、発電する。この発電機１１は上述の自家発電蓄電器１に使用する発電機がそのまま適用できる。更に、この発電機１１で発電された電気を蓄電する移動式電源装置も上述の移動式電源装置１００がそのまま適用される。

１ 本願自家発電蓄電器
１０ 発電装置
１１ 発電機
１２ レール
１３ 腕木式リンク機構（クラッチ機構）
１４ プーリ取付け台
１７ モータの回転軸
２０ 動力機器
２１ 動力機器の回転軸
１００ 移動式電源
１０１ 電源スイッチ
１０２ 発電表示ランプ
１０３ 発電停止表示ランプ
１０４ 単相用プラグ
１０５ 発電電気電流計
１０６ 発電電気電圧計
１０７ 蓄電量残量計インジケータ
Ｍ モータ
Ｂ１ ベルト
Ｂ２ ベルト
Ｐ１ プーリ
Ｐ２ プーリ
Ｐ３ プーリ
Ｐ４ プーリ
Ｐ５ プーリ
Ｐ６ プーリ

Claims (7)

1. モータを使用した動力機器にクラッチ機構を用いて発電機を接続して発電する発電装置と、上記発電装置から得られた電気を蓄電する移動式電源装置とを備えた自家発電蓄電器であって、
   上記発電装置は第１プーリと第２プーリを備え、上記第１プーリと上記第２プーリにベルトを巻回し、上記第１プーリは上記動力機器に使用されるモータの回転軸及び上記動力機器の備える回転軸のうちのいずれか一方に取付けられ、上記第１プーリと上記第２プーリに巻回した上記ベルトの内側に上記ベルトに接続可能なプーリを備えた発電機を配設し、上記クラッチ機構を用いて上記発電機を上記ベルトに接続して発電させることを特徴とする自家発電蓄電器。
2. 上記動力機器はベルト駆動動力機器であって、
   上記発電装置は第１プーリと第２プーリを備え、上記第１プーリと上記第２プーリにベルトを巻回し、上記第１プーリは上記ベルト駆動動力機器の備えるベルトに接続され、巻回した上記ベルトの内側に、巻回した上記ベルトに接続可能なプーリを備えた発電機を配設し、上記クラッチ機構を用いて上記発電機を上記ベルトに接続して発電させる請求項１に記載の自家発電蓄電器。
3. 上記クラッチ機構は腕木式リンク、エアシリンダ及び油圧シリンダのうちから選ばれる１を備える請求項１又は請求項２に記載の自家発電蓄電器。
4. 上記クラッチ機構は
   （１）上記動力機器の運転中の負荷が設定値以下であるとき、
   （２）上記移動式電源装置の蓄電器の蓄電量が所定量以下であるとき
   の条件を満たしたときに作動して上記発電機を上記第１プーリと上記第２プーリに巻回された上記ベルトに自動接続させる手段を備えた請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自家発電蓄電器。
5. 上記移動式電源装置は、
   （１）蓄電器
   （２）蓄電量残量計インジケータ
   （３）発電停止時ランプ及び発電中点灯ランプ
   （４）インバータ
   （５）発電電気電圧計
   （６）発電電気電流計
   （７）１００ボルト用単相ソケット
   を備えた請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の自家発電蓄電器。
6. 上記発電機は自動車用１２ボルトオルタネータであり、上記蓄電器は自動車用１２ボルトバッテリーである請求５に記載の自家発電蓄電器。
7. モータを使用した動力機器の備える回転軸及び上記モータの回転軸のうちのいずれか一方に取付けられたプーリと発電機の備えるプーリにベルトを巻回した発電装置と、上記発電装置で得られた電気を蓄電する移動式電源装置からなることを特徴とする自家発電蓄電器。
   
   
   
   
   
   

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