JP3209778U - ディスク形発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク形発電装置３と、駆動装置４と、電力切り替え制御装置５と、充電制御装置６と、蓄電装置７と、放電制御装置８と、電力供給装置９とを備え、充放電の制御機能を向上するディスク形発電システムを提供する。【解決手段】電力切り替え制御装置５は、ディスク形発電装置３、充電制御装置６及び電力供給装置９に電気的に連結され、放電制御装置８と信号の受送信が可能に連結されている。充電制御装置６は、電力切り替え制御装置５及び蓄電装置７と電気的に連結されている。放電制御装置８は蓄電装置７及び電力供給装置９と電気的に連結されている。電力切り替え制御装置５は、充電制御装置６と電気的に連結され、放電制御装置８の起動をトリガーするように制御する第１の電力供給モードと、充電制御装置６及び電力供給装置９と連結され、放電制御装置８の動作を停止するように制御する第２の電力供給モードとに作動制御する。【選択図】図３

Description

本考案は、発電システムに関し、特にディスク形発電システムに関する。

現在、環境保護の意識が高まる中で、地球温室ガスを削減するために石油エネルギーを代替するように自然で再生可能なグリーンエネルギーを使用する流れが益々強まっている。このため太陽光、水力、風力等を利用して発電する産業が大いに発展しているが、このような天然資源を欠く地域では、不利である。

ディスク形発電装置は、複数の磁石が周設されたマグネットディスクと巻線が設けられたコイルディスクとが相対的に回転可能に所定の軸方向に相互に重ね合わされて扁平状に設けられてなり、マグネットディスクとコイルディスクとが相対的に回転すると、コイルディスクが隣接するマグネットディスクの回転による磁場の変化に誘導されて発電する。コイルディスク及びマグネットディスクの数、マグネットディスクの磁石の数及び磁場の強さ、コイルディスクの誘導巻線の配置によって、コイルディスクによって生成される電力がマグネットディスクの回転駆動のためのエネルギー消費よりも大きくなるように構成されているので、ディスク形発電装置によって生成された電力は、ディスク形発電装置の作動に消費される他、余った分を出力・蓄積することができる。

このようなディスク形発電装置は、太陽光や風力などに左右されず二酸化炭素ガスも発生しない上に、余った電力を蓄積することができるので、省エネ手段の１つでもあるが、ディスク形発電装置が用いられた発電システムにおいて充放電の制御にはなおも改善すべきところがある。

本考案は、充放電の制御機能を向上するディスク形発電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本考案に係るディスク形発電システムは、ディスク形発電装置と、駆動装置と、電力切り替え制御装置と、充電制御装置と、蓄電装置と、放電制御装置と、電力供給装置と、を備え、前記ディスク形発電装置は、相対的に回転されるように相互に配列されたコイルディスクユニットとマグネットディスクユニットとを有し、前記コイルディスクユニットが隣接する前記マグネットディスクユニットの相対的な回転による磁場の変化によって誘導されて発電し、前記駆動装置は、前記コイルディスクユニットと前記マグネットディスクユニットとが相対的に回転されるように前記ディスク形発電装置の作動を駆動可能に前記ディスク形発電装置に電気的に連結され、前記電力供給装置は、前記駆動装置と電気的に連結され、前記駆動装置が前記ディスク形発電装置の作動を駆動するための駆動電気エネルギーを出力し、前記放電制御装置は、前記蓄電装置の蓄積された電気エネルギーを出力して前記電力供給装置を充電可能に制御するように、前記蓄電装置と前記電力供給装置とに電気的に連結され、前記充電制御装置は、電気エネルギーを前記蓄電装置に出力可能に制御するように前記蓄電装置と電気的に連結され、前記電力切り替え制御装置は、前記ディスク形発電装置、前記充電制御装置及び前記電力供給装置に電気的に連結され、前記放電制御装置と信号の受送信が可能に連結され、前記電力切り替え制御装置は、前記充電制御装置と電気的に連結され、前記放電制御装置の起動をトリガーするように制御する第１の電力供給モードと、前記充電制御装置及び前記電力供給装置と連結され、前記放電制御装置の動作を停止するように制御する第２の電力供給モードとで作動するようになっていて、前記電力切り替え制御装置は、前記第１の電力供給モードにおいて、前記充電制御装置と電気的に連結されるように制御した場合、前記充電制御装置を介して前記コイルディスクユニットからの電気エネルギーを前記蓄電装置に出力して蓄積し、前記第２の電力供給モードにおいて、前記充電制御装置及び前記電力供給装置と電気的に連結され、前記放電制御装置の動作を停止するように制御した場合、前記コイルディスクユニットからの電気エネルギーの一部を前記電力供給装置に出力し充電し、また、前記充電制御装置を介して前記コイルディスクユニットからの電気エネルギーの他部を前記蓄電装置に出力して蓄積する、ことを特徴とする。

本考案に係るディスク形発電システムは、伝達シャフトユニットが駆動力を順調に伝達できないほど負荷トルクが最も大きい作動初期では、電力切り替え制御ユニットによって第１の電力供給モードに切り替え、伝達シャフトユニットが駆動力を伝達できるほど負荷トルクが小さくなりディスク形発電装置が安定して回転駆動される作動期間では、ディスク形発電装置のエネルギー消費量も下がり、電力切り替え制御ユニットによって第２の電力供給モードに切り替えるように制御するように構成されている。第１の電力供給モードでは、蓄電装置から放電制御装置が、電力量が多い第３の充電電気エネルギーをキャプチャーし、電力供給装置を充電する。また、第２の電力供給モードでは、放電制御装置の作動が止まり、蓄電装置に蓄積された電気エネルギーを出力しない。従って、蓄電装置の放電回数を低減することができ、蓄電装置が長く使用できる。

本考案に係るディスク形発電システムの一例を示す図である。 本例のディスク形発電システムのディスク形発電装置の一部を示す分解斜視図である。 本例のディスク形発電システムの機能ブロック図である。

以下、添付図面に従って本考案に係るディスク形発電システムの一例について説明する。図１〜図３は、本考案に係るディスク形発電システムの一例を示している。このディスク形発電システムは、ディスク形発電装置３と、駆動装置４と、電力切り替え制御装置５と、充電制御装置６と、蓄電装置７と、放電制御装置８と、電力供給装置９とを備えている。

ディスク形発電装置３は、コイルディスクユニット３１と、マグネットディスクユニット３２と、架設軸線３０に沿って延伸するようにコイルディスクモジュール３１１とマグネットディスクモジュール３２１とに貫通して設けられた伝達シャフトユニット３３とを備えている。

コイルディスクユニット３１は、電磁誘導で発電することができる複数のコイルディスクモジュール３１１を有する。コイルディスクモジュール３１１は、下述の隣接するマグネットディスクモジュール３２１により生成される磁場の変化によって誘導されて発電する複数のコイル（図示せず）を有する。

マグネットディスクユニット３２は、複数のコイルディスクモジュール３１１のそれぞれを誘導させて発電する複数のマグネットディスクモジュール３２１を有する。各マグネットディスクモジュール３２１は、伝達シャフトユニット３３によって動力を伝達されるように伝達シャフトユニット３３と連結され、架設軸線３０の回りに所定の間隔をおいて配列された複数の磁石３２２を有する。

コイルディスクモジュール３１１とマグネットディスクモジュール３２１は、架設軸線３０に沿って相互に配列して設けられている。

伝達シャフトユニット３３は、駆動装置４によってコイルディスクユニット３１に対して回転可能な駆動力をマグネットディスクユニット３２に伝達するように駆動装置４と連結されている。

各マグネットディスクモジュール３２１は、伝達シャフトユニット３３によって駆動力が伝達されると回転され、複数の磁石３２２が隣接する各コイルディスクモジュール３１１に対して回転するよう変位され、コイルディスクモジュール３１１がマグネットディスクモジュール３２１による磁場の変化に誘導されて発電する。

この例では、マグネットディスクユニット３２は、複数のマグネットディスクモジュール３２１を有し、コイルディスクユニット３１は、複数のコイルディスクモジュール３１１を有するようになっているが、これに制限されることはなく、それぞれの数は必要によって調整することができる。例えば、コイルディスクモジュール３１１を１つだけ設け、コイルディスクモジュール３１１を挟んで該コイルディスクモジュール３１１の軸方向の両側にそれぞれ１つのマグネットディスクモジュール３２１を設けるよう構成してもよく、マグネットディスクモジュール３２１を１つだけ設け、マグネットディスクモジュール３２１を挟んで該マグネットディスクモジュール３２１の軸方向の両側にそれぞれ１つのコイルディスクモジュール３１１を設けるよう構成してもよい。

駆動装置４は、ディスク形発電装置３の作動を駆動できるようにディスク形発電装置３に電気的に連結され、この例では、伝達シャフトユニット３３を介してマグネットディスクユニット３２へコイルディスクユニット３１に対して回転可能な駆動力を伝達するように伝達シャフトユニット３３を駆動可能に連結されている。

電力切り替え制御装置５は、ディスク形発電装置３のコイルディスクユニット３１、充電制御装置６及び電力供給装置９に電気的に連結され、放電制御装置８に信号の受送信が可能に連結されている。蓄電装置７は、充電制御装置６及び放電制御装置８に電気的に連結されている。電力供給装置９は、電力切り替え制御装置５に加えて、放電制御装置８及び駆動装置４にも電気的に連結されている。

電力切り替え制御装置５は、速度検知ユニット５１と、電力切り替え制御ユニット５２と、電力分配ユニット５３とを有する。速度検知ユニット５１は、マグネットディスクユニット３２の回転速度を検知して回転速度値を出力する。

電力切り替え制御ユニット５２は、予め定められた所定の回転速度しきい値を内蔵しており、回転速度値が回転速度しきい値よりも小である場合に電力分配ユニット５３が充電制御装置６と電気的に連結されて放電制御装置８の起動をトリガーするように制御する第１の電力供給モードと、回転速度値が回転速度しきい値よりも大である場合に電力分配ユニット５３が充電制御装置６及び電力供給装置９と連結されて放電制御装置８の動作を停止するように制御する第２の電力供給モードとで作動するようになっている。

電力切り替え制御ユニット５２が第１の電力供給モードにて作動した時は、電力分配ユニット５３が充電制御装置６とだけ電気的に連結される。これによって、ディスク形発電装置３が発生した全ての電気エネルギーを充電制御装置６に出力する。

電力切り替え制御ユニット５２が第２の電力供給モードにて作動した時は、電力分配ユニット５３が充電制御装置６と電力供給装置９とに連結される。これによって、ディスク形発電装置３が発生した全ての電気エネルギーを、それぞれ所定の比を有する第１の充電電気エネルギーと第２の充電電気エネルギーとに振り分ける。こうして、第１の充電電気エネルギーで電力供給装置９を充電し、また、第２の充電電気エネルギーを充電制御装置６に送り出す。

充電制御装置６は、ディスク形発電装置３が発生した全ての電気エネルギー又は第２の充電電気エネルギーが入力されるとこれに対して例えばフィルタリング処理や電圧安定化処理を行い、フィルタリング処理や電圧安定化処理等を経た電気エネルギーを蓄電装置７に蓄積する。

放電制御装置８がトリガーされて起動された時、蓄電装置７に蓄積された電気エネルギーを第３の充電電気エネルギーとしてキャプチャーして出力し、第３の充電電気エネルギーで電力供給装置９を充電する。また、放電制御装置８は、その動作を停止するように制御されると、蓄電装置７に蓄積された電気エネルギーの出力を中止し、つまり、電力供給装置９への充電を中止する。なお、この例では、第３の充電電気エネルギーの電力値は第１の充電電気エネルギーよりも高いものとする。

電力供給装置９は、充電可能なバッテリーを設けており、第１の充電電気エネルギーと放電制御装置８からの第３の充電電気エネルギーとを受けて蓄積し、並びに蓄積した電気エネルギーを、直流電力を交流電力に変換するように処理し、駆動装置４を駆動するための電気エネルギーとして出力する。

次に、以上のように構成されたディスク形発電システムの動作及び作用を以下のように説明する。ディスク形発電システムは起動されて作動した時、電力供給装置９は、ディスク形発電装置３の動作を駆動するための電力を供給するように出力し、速度検知ユニット５１はマグネットディスクユニット３２の回転速度値を検知する。

ディスク形発電システムが動作し始めた時であって、回転速度値が回転速度しきい値よりも小である期間においては、マグネットディスクモジュール３２１が回転する駆動力が伝達シャフトユニット３３によってマグネットディスクモジュール３２１に伝達できないほど負荷トルクが最も大きく、駆動装置４による伝達シャフトユニット３３の回転駆動のために必要な電気エネルギーも最も大きい時、電力切り替え制御ユニット５２は第１の電力供給モードに制御作動するように切り替わる。こうして、ディスク形発電装置３の生成した電気エネルギーの全てが充電制御装置６に供給され、蓄電装置７に蓄積され、放電制御装置８は蓄電装置７から電力量がより大きい第３の充電電気エネルギーをキャプチャーし、電力供給装置９を充電する。これによって、電力供給装置９は駆動装置４を駆動するのに十分な駆動電気エネルギーとしての電力を駆動装置４に供給することができる。

その一方、回転速度値が回転速度しきい値よりも大きくなった期間において、伝達シャフトユニット３３によるマグネットディスクモジュール３２１を駆動伝達する負荷トルクが小さくなったので、電力切り替え制御ユニット５２は第２の電力供給モードに制御作動するように切り替わる。こうして、電力切り替え制御ユニット５２は、電力分配ユニット５３が充電制御装置６及び電力供給装置９と連結され、放電制御装置８の動作を停止するように制御する。この時、電力分配ユニット５３によって、ディスク形発電装置３が発生した全ての電気エネルギーを、それぞれ所定の比を有する第１の充電電気エネルギーと第２の充電電気エネルギーとに振り分けて送り出す。電力分配ユニット５３からの第１の充電電気エネルギーが電力供給装置９に入力され、第２の充電電気エネルギーが充電制御装置６に入力される。電力供給装置９は、第１の充電電気エネルギーで充電され、充電制御装置６は第２の充電電気エネルギーが蓄電装置７に出力され蓄積される。ここで、放電制御装置８は作動していないので、蓄電装置７に蓄積された電気エネルギーは出力されない。

本考案に係るディスク形発電システムでは、電力切り替え制御ユニット５２がマグネットディスクユニット３２の回転速度値に基づいて第１の電力供給モード又は第２の電力供給モードに作動制御するようになっている。伝達シャフトユニット３３が駆動力を伝達できないほど負荷トルクが最も大きい作動初期では、電力切り替え制御ユニット５２によって第１の電力供給モードに切り替えると、蓄電装置７から放電制御装置８が電力量がより多い第３の充電電気エネルギーをキャプチャーし、電力供給装置９を充電する。また、伝達シャフトユニット３３が駆動力を伝達できるようにディスク形発電装置３が安定して作動し、エネルギー消費量も下がっている時、電力切り替え制御ユニット５２によって第２の電力供給モードに切り替えると、放電制御装置８の作動が止まり、蓄電装置７に蓄積された電気エネルギーを出力しない。従って、蓄電装置７の放電回数を低減することができ、蓄電装置７が長く使用できる。

以上のように、本考案に係るディスク形発電システムの１例を説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本考案に係るディスク形発電システムは、充放電制御をするディスク形発電手段に有用である。

３ ディスク形発電装置
３０ 架設軸線
３１ コイルディスクユニット
３１１ コイルディスクモジュール
３２ マグネットディスクユニット
３２１ マグネットディスクモジュール
３２２ 磁石
３３ 伝達シャフトユニット
４ 駆動装置
５ 電力切り替え制御装置
５１ 速度検知ユニット
５２ 電力切り替え制御ユニット
５３ 電力分配ユニット
６ 充電制御装置
７ 蓄電装置
８ 放電制御装置
９ 電力供給装置

Claims (6)

1. ディスク形発電装置と、駆動装置と、電力切り替え制御装置と、充電制御装置と、蓄電装置と、放電制御装置と、電力供給装置と、を備え、
   前記ディスク形発電装置は、相対的に回転されるように相互に配列されたコイルディスクユニットとマグネットディスクユニットとを有し、前記コイルディスクユニットが隣接する前記マグネットディスクユニットの相対的な回転による磁場の変化によって誘導されて発電し、
   前記駆動装置は、前記コイルディスクユニットと前記マグネットディスクユニットとが相対的に回転されるように前記ディスク形発電装置の作動を駆動可能に前記ディスク形発電装置に電気的に連結され、
   前記電力供給装置は、前記駆動装置と電気的に連結され、前記駆動装置が前記ディスク形発電装置の作動を駆動するための駆動電気エネルギーを出力し、
   前記放電制御装置は、前記蓄電装置の蓄積された電気エネルギーを出力して前記電力供給装置を充電可能に制御するように、前記蓄電装置と前記電力供給装置とに電気的に連結され、
   前記充電制御装置は、電気エネルギーを前記蓄電装置に出力可能に制御するように前記蓄電装置と電気的に連結され、
   前記電力切り替え制御装置は、前記ディスク形発電装置、前記充電制御装置及び前記電力供給装置に電気的に連結され、前記放電制御装置と信号の受送信が可能に連結され、
   前記電力切り替え制御装置は、前記充電制御装置と電気的に連結され、前記放電制御装置の起動をトリガーするように制御する第１の電力供給モードと、前記充電制御装置及び前記電力供給装置と連結され、前記放電制御装置の動作を停止するように制御する第２の電力供給モードとに作動するようになっていて、
   前記電力切り替え制御装置は、前記第１の電力供給モードにおいて、前記充電制御装置と電気的に連結されるように制御した場合、前記充電制御装置を介して前記コイルディスクユニットからの電気エネルギーを前記蓄電装置に出力して蓄積し、
   前記第２の電力供給モードにおいて、前記充電制御装置及び前記電力供給装置と電気的に連結され、前記放電制御装置の動作を停止するように制御した場合、前記コイルディスクユニットからの電気エネルギーの一部を前記電力供給装置に出力し充電し、また、前記充電制御装置を介して前記コイルディスクユニットからの電気エネルギーの他部を前記蓄電装置に出力して蓄積する、ことを特徴とするディスク形発電システム。
2. 前記電力切り替え制御装置は、速度検知ユニットと、電力切り替え制御ユニットと、電力分配ユニットとを有し、
   前記速度検知ユニットは、前記マグネットディスクユニットの回転速度を検知して回転速度値を出力し、
   前記電力切り替え制御ユニットは、予め定められた所定の回転速度しきい値を内蔵しており、前記回転速度しきい値と前記回転速度値とを比較し、前記回転速度値が前記回転速度しきい値よりも小であると前記第１の電力供給モードに、前記回転速度値が前記回転速度しきい値よりも大であると前記第２の電力供給モードにそれぞれ作動制御し、
   前記電力分配ユニットは、前記電力切り替え制御ユニットが前記第１の電力供給モードにて作動した時、前記充電制御装置と電気的に連結され、前記コイルディスクユニットからの電気エネルギーを前記充電制御装置に出力し、
   前記電力切り替え制御ユニットが前記第２の電力供給モードにて作動した時、前記充電制御装置と前記電力供給装置とに連結され、前記コイルディスクユニットからの電気エネルギーをそれぞれ所定の比を有する第１の充電電気エネルギーと第２の充電電気エネルギーとに振り分け、前記第１の充電電気エネルギーで前記電力供給装置を充電し、前記第２の充電電気エネルギーを前記充電制御装置に送り、前記蓄電装置に蓄積する、ことを特徴とする請求項１に記載のディスク形発電システム。
3. 前記ディスク形発電装置は更に、架設軸線に沿って延伸するように前記マグネットディスクユニットと連結された前記伝達シャフトユニットを有し、
   前記駆動装置は、前記伝達シャフトユニットが前記マグネットディスクユニットの前記コイルディスクユニットに対する回転を伝達するように前記伝達シャフトユニットと駆動可能に連結されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のディスク形発電システム。
4. 前記マグネットディスクユニットは、前記コイルディスクユニットを誘導させて発電するように前記伝達シャフトユニットによって動力を伝達されるように前記伝達シャフトユニットと連結された、複数のマグネットディスクモジュールを有し、各前記マグネットディスクモジュールは、前記架設軸線の回りに所定の間隔をおいて配列された複数の磁石を有する、ことを特徴とする請求項３に記載のディスク形発電システム。
5. 前記コイルディスクユニットは、少なくとも１つのコイルディスクモジュールを設け、
   前記マグネットディスクモジュールは、前記コイルディスクモジュールを挟んで前記コイルディスクモジュールの前記架設軸線沿いの方向である軸方向の両側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のディスク形発電システム。
6. 前記コイルディスクユニットは、複数のコイルディスクモジュールを設け、
   前記マグネットディスクモジュールは、前記コイルディスクモジュールを挟んで前記コイルディスクモジュールの前記架設軸線沿いの方向である軸方向の両側に設け、
   前記コイルディスクモジュールと前記マグネットディスクモジュールは、前記架設軸線に沿って相互に配列して設けられている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のディスク形発電システム。

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