JP5444587B2

JP5444587B2 - 排気圧を利用したリニア発電システム

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Publication number: JP5444587B2
Application number: JP2012181195A
Authority: JP
Inventors: 照彦加納
Original assignee: 有限会社加納
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: JP2014033596A

Description

コンプレッサー、真空ポンプ等は多くの分野に於いて利用されている。又その形状も多岐に渉っている。ピストンの往復運動を利用した形式、２極のロータリーピストンを横に配置して回転させる形式、３極のロータリーピストンを横に配置して回転させ、気体を排出させる形式、偏芯ローターに設置された摺動ベーンの回転によって気体を排出させる等の形式等が主として採用されている。本発明は、そのパルス状に排出される気体の圧力変化をリニア発電機によって電力に変換し、過去に於いては廃棄されていたエネルギーの再利用を目途としたものである。

リニア発電装置は、複数の永久磁石とコイルを互いに対向する近接した位置に配置し、その永久磁石又はコイル（以下摺動子と言う）の何れかを上下或いは横方向に摺動させてコイル内に電圧を生じさせる発電装置である。上記の通り、コンプレッサー、真空ポンプによってレシーバータンクに排出される気体は、通常のピストン型、ロータリーピストン型、偏芯ローター回転型、等各形式共にパルス状の圧力変化を伴っている。本発明はその圧力変化をリニア発電機の摺動子の上下、或いは横方向への摺動の為に使用し、これによって発電された電力を利用するシステムに関するものである。

特開２０１２−０２１４６１特開２０１２−０８０６０４特開２０１１−１９９９５６特開２０１１−１８５１９４特開２０１１−１７２４２８特開２０１１−０５０２４５特開２００６−５２３２８４

往復運動をするピストンによるコンプレッサー、或いは真空ポンプ、ロータリーピストン、偏芯ローターによるコンプレッサー、或いは真空ポンプ、から排出される気体は共にパルス状の圧力変化を伴っている。本発明は、この圧力変化をリニア発電機に対する振動エネルギーの源として利用するものである。排気の圧力変化は、装置を駆動するモーターの極数、或いは変速機の変速比率等によって定まる。
各種のコンプレッサー、真空ポンプからの排気は各機種の仕様によって時間当たりの出力パルス、圧力は異なる。又、気体の性質も異なり、これらの条件に適合する配管、レシーバータンクの仕様、発電機の仕様、発電機の設置方法、摺動子の摺動発生機構、発電機の機構、発電された電力の利用方法等、全ての装置の耐久性、等を考慮に入れてシステム全体の構成を設定することが必要となる。

課題を解決する為の手段

設置される各種のコンプレッサー、真空ポンプの仕様、装置が搬送する気体の性質、発生する気体の化学的性質、圧力、作動条件、配管方法、レシーバータンクの必要とする条件、等により、発電装置の仕様、設置位置、設置条件、発生電力の性能予測の設定を行う。
本発明は、パルス状に発生する気体の圧力変化を、リニア発電機のピストンロッドに付設した受圧板の往復運動に変換し、摺動子の摺動によって発電をさせ、発生電力を整流後コンデンサーに蓄電し、更に電力を被充電バッテリーへ充電してその電力を再利用する工程が本願発明の課題解決の手段となる。

発明の効果

上述の各装置は、使用される現場によって必要性能が異なり、適用する装置、手段、も変化する。本発明により、上記の必要条件の解明が行はれ、過去に於いては無視されて利用されずに廃棄されていたエネルギーを電力に変換し、その再利用を図ることが出来る。

複数のリング型永久磁石と、その内側及び、外側の前記永久磁石と対向する位置にコイルを配置した単連式リニア発電機の断面図。複数の大小２組のリング型永久磁石と、その内側及び、外側の前記永久磁石と対向する位置にコイルを配置した多連式リニア発電機の断面図。レシュプロ式ピストンを持つコンプレッサー又は真空ポンプの断面図。２ヘッドのロータリーピストンを持つコンプレッサー又は真空ポンプの断面図。３ヘッドのロータリーピストンを持つコンプレッサー又は真空ポンプの断面図。１個の偏芯軸と２個の摺動ベーンを持つコンプレッサー又は真空ポンプの断面図。コンプッサー、又は真空ポンプの出力側の配管に分岐管を設置し、分岐管の気体の流入口と対向する位置のフランジにリニア発電機を設置した断面図。コンプレッサーのレシーバータンク内に匡体を水平に設置し、その内部へ多連式リニア発電機を水平に設置し、コンプッサー、又は真空ポンプ出口の圧力変化を多連式リニア発電機の受圧板に与える構造としたリニア発電装置の断面図。コンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク内に多連式リニア発電機を直立させて設置し、コンプッサー、又は真空ポンプ出口の圧力変化を多連式リニア発電機の受圧板に与える構造としたリニア発電装置の断面図。コンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク内に多連式リニア発電機を倒立状に設置し、コンプッサー、又は真空ポンプ出口の圧力変化を多連式リニア発電機の受圧板に与える構造としたリニア発電装置の断面図。レシーバータンク外に多連式リニア発電機を水平状に設置し、エアーコンプレッサー、又は真空ポンプ出口の圧力変化を発電機の受圧板に与える構造としたリニア発電装置の断面図。コンプレッサーのレシーバータンク外の上部に多連式リニア発電機を倒立状に設置し、コンプッサー、又は真空ポンプ出口の圧力変化を発電機の受圧板に与える構造とし、受圧板へベローズを設置したリニア発電装置の断面図。コンプレッサーのレシーバータンク外の上部に多連式リニア発電機を倒立状に設置し、コンプッサー、又は真空ポンプ出口の圧力変化を発電機の受圧板に与える構造とし、リングスプリングを設置したリニア発電装置の断面図。多連式リニア発電機を匡体中へ設置し、その匡体をコンプレッサーのレシーバータンクの内の上部へ、倒立状態に設置し、そのピストンの先へ受圧板を設置し、同受圧板と匡体とをリングスプリングで弾力を持たせて結合し、コンプッサー、又は真空ポンプ出口の圧力変化を発電機の受圧板に与える構造としたリニア発電装置の断面図。リニア発電装置によって発電された電力の被充電バッテリーへの充電回路図。

例１、（図１、参照）
図１、は単連式リニア発電機の断面図を示す。本図に於いては、発電装置の中心にシャフトを直立させ、そのシャフトにリニアベアリング設置してピストンロッドを勘合させ、当該ピストンロッドに摺動套を設置し、同摺動套に複数の円形永久磁石を設置し、その円形永久磁石に対向する位置の内側及び外側にコイルを配置する形態とし、外部からの力によってピストンを上下に運動させ、これによって摺動套に付帯する永久磁石を上下に摺動させ、フレミングの法則によってコイル内に電力を発生させる構造である。リニア発電機を横方向に設置すれば、永久磁石の摺動方向は左右に往復するものとなる。
上部の発電機受圧板（１）は、気体の圧力を受ける為に円形の板状となっている。中心はピストン（４）に連結され、ピストンロッド（４）はリニア発電機下部接続部（２）に直立する発電機シャフト（３）に設置されたリニアベアリング（６）によって発電機の中心を縦に往復し、同シャフトに結合された摺動套（５）を同時に往復させ、これに設置したリング状の永久磁石（７）を同永久磁石と対向する位置に配置したコイル（８）の至近距離を往復させることによってコイル（８）の両端に電力を発生させ、発生した電力を整流してコンデンサーに蓄電後に利用をする。発電機シャフト（３）の下部外側に設置された摺動補助ロール（１０）によって下部摺動套の摺動精度を確保する。
発電部上部受圧部（１）はベローズ（１３）と結合され、気密性とバネの効果を得てダンパーの役目を果たすものとなる。この部分は使用条件によってリングスプリングを設置する形態となる。

例２、（図２、参照）
図２、は多連式リニア発電機の断面図を示す。本図に於いては、装置の中心にシャフトを直立させ、そのシャフトにリニアベアリングを設置してピストンロッドを勘合させ、当該ピストンに２組以上の摺動套を設置し、同摺動套に複数の円形永久磁石を設置し、その円形永久磁石に対向する位置の内側及び外側にコイルを配置する形態とし、外部からの力によってピストンロッドを上下に運動させ、これによって摺動套に付帯する永久磁石を上下に摺動させ、フレミングの法則によってコイル内に電力を発生させる構造である。永久磁石とそれに対向する位置に配置されるコイルの数は前例図１の２倍以上となり、発電量は大幅に増加する。リニア発電機を横方向に設置すれば、永久磁石の摺動方向は左右に往復するものとなる。
発電機受圧板（１）は気体の圧力を受ける為に円形の板状になっている。中心はピストンロッド（４）に連結され、ピストンロッド（４）はリニア発電機下部接続部（２）に直立する発電機シャフト（３）に設置されたリニアベアリング（６）によって発電機の中心を縦に往復し、同シャフトに設置した複数の摺動套（５）を同時に往復させ、これに設置した永久磁石（７）を同永久磁石と対向する位置に配置したコイル（８）の至近距離を往復させることによって、コイル（８）の両端に電力を発生させ、これを整流してコンデンサーに蓄電後に利用をする。コイルは、シャフト及び中間套（１１）の内面及び外面にコイル（８）を設置する。同中間套の下部に摺動補助ロール（１０）を設置し、下部摺動套（９）の摺動精度を確保する。下部外套（１２）、及び発電部上部受圧板（１）はベローズ（１３）によって気密性とバネの効果を得てダンパーの役目も果たすものとなる。この部分は使用条件によってリングスプリングを設置する形態となる。
上記のリニア発電機は、永久磁石（７）をこれに対向する位置あるコイル（８）の至近距離を移動させて発電するが、永久磁石（７）は金属である為に重く、個数が増す事によって発電効率は高くなるが、往復運動のエネルギーも必要となる。
本発明に於いては、このエネルギー源としてコンプレッサー、或いは真空ポンプ等のレシーバータンク（１）へのパルス状の強力な排出圧力をエネルギー源として利用を計画したものである。

例３、（図３、図４、図５、図６、参照）
図３にピストンが往復運動をして気体を送り出すレシュプロ式のコンプレッサー、又は真空ポンプの構造を示す。
コンプレッサーシャフト（２１）によって回転し、シリンダー（１５）の内側で上下運動するコンプレッサーピストン（２０）によって気体の吸入口（１６）から吸入バルブ（１８）を経てシリンダー（１５）内に気体を吸入し、コンプレッサーピストン（２０）の上下運動によって気体排出バルブ（１９）を経て気体放出口（１７）から気体を排出する。

図４に２ヘッドで２個のロータリーピストンによるコンプレッサー、又は真空ポンプの構造を示す。
２ヘッド型で２ローターのルーツ式のコンプレッサー、又は真空ポンプである。
２軸のコンプレッサーシャフト（２１）によってロータリーピストン（２２）を（回転させ、気体流入口（１６）から気体を吸入し、気体排出口（１７）から気体を排出させる。

図５に３ヘッドで２個のロータリーピストンによるコンプレッサー、又は真空ポンプの構造を示す。
２軸のコンプレッサーシャフト（２１）によって３ヘッド型のロータリーピストン（２２）を回転させ、気体流入口（１６）から気体を吸入し、気体排出口（１７）から気体を排出させる構造である。３ヘッドである為に排出のパルスは２ヘッドタイプよりも早くなる。

図６に、相対する位置に２個の摺動ベーンを持つ偏芯型ローターによるコンプレッサー、又は真空ポンプの構造を示す。
１軸の偏芯ローター（３２）の回転によって摺動ベーン（３３）が摺動動作を行いながら回転し、気体流入口（１６）から気体を吸入し、気体排出口（１７）から気体を排出させる。
以上のコンプレッサー、または真空ポンプのレシーバータンクへの排気はパルス状に行はれ、排気口の排出気体の圧力は規則的に上下する。

図７にコンプレッサー又は真空ポンプのパイプライン中に発電装置を設置した場合のリニア発電装置の設置方法を示す。
コンプレッサー又は真空ポンプよりのパイプライン中へ分岐管を設置し、コンプレッサー又は真空ポンプより送られる圧力変動を、同分岐菅内に設置したリニア発電機の受圧板に与え、同受圧板と連結された発電発電機のピストンロッドを摺動させて発電する例である。受圧板の摺動は、気体圧力の変動と、受圧板の発電機側に設置されたリングスプリングによって形成され、排出する気体は分岐管の他方の出口から垂直に真下へ送られる機構を示す。本例に於いては、発電装置はパイプ外に設置され、流動する気体の性質には影響は受けない。
コンプレッサー、または真空ポンプのレシーバータンクへの送気管の途中へ分岐管（３５）を設置し、同分岐管の１方にリニア発電機を設置する。分岐管（３５）の気体流入口（２４）の水平直線方向フランジの外側へリニア発電機（３０）を設置し、そのピストンロッド（４）をシールパッキング（２８）を経て受圧板（１）に結合させる。次にコイルスプリング（２７）を受圧板（１）と前記フランジとの間に設置する。
コンプレッサー、真空ポンプの稼働によって発生した気体は、気体流入口（２４）を通じて流入し、発電機受圧板（１）をパルス状に加圧し、気体排気口（２５）から排出される。コイルスプリングの反撥力とコンプレッサー、または真空ポンプの気体の排気圧力の変動によって受圧板（１）とピストンロッド（４）は水平に往復運動をする。これによってピストン（４）に連結される発電機の摺動子は左右の往復運動を行い、発電機のコイル（８）の両端に電圧が発生する。

図８にコンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク中に発電装置を水平に設置した場合のリニア発電装置の設置方法を示す。
コンプレッサー又は真空ポンプのパイプラインを水平にレシーバータンクへ導き、その出口圧力を、レシーバータンク内に設置した発電装置の受圧板へ直接衝撃として与え、同受圧板と連結された発電機のピストンロッドは永久磁石をコイルに対して横方向に摺動させて発電をする例である。受圧板の摺動は、気体圧力の変動と、受圧板の発電機側に設置されたリングスプリングによって形成され、気体はレシーバータンクに貯蔵される機構を示す。本例に於いては、発電装置はレシーバータンク内に設置されている為、流動する気体の性質の影響を受ける可能性を避ける為に、発電装置を匡体の中に隔離して設置し安全性を確保している。
図８は、コンプレッサー、または真空ポンプのレシーバータンク内部に匡体（３４）を設置し、その内部に発電機（３０）を設置し、匡体（３４）によって気体と隔離してリニア発電機（３０）を水平に設置している。
ピストンロッド（４）を匡体（３４）のシールパッキング（２８）を経て受圧板（１）に結合させ、匡体（３４）と受圧板（１）の間にリングスプリング（２７）を設置する。上記コンプレッサー、真空ポンプの稼働によって発生した気体はエアー流入口（２４）を通じて流入し、気体排気口（２５）から排出され、発電機受圧板（１）をパルス状に加圧する。気体排出圧力の変動とコイルスプリング（２７）の反発力によって受圧板（１）とピストンロッド（４）は水平に往復する、その結果、ピストンロッド（４）と結合された発電機内部の摺動子は摺動し、発電機のコイル（８）の両端に電圧が生ずる。（３１）は、パイプ中に溜まるドレンの排出パイプである。

図９に、コンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク中に発電装置を垂直に直立させて設置した場合のリニア発電装置の設置方法を示す。
レシーバータンクの側面より流入する気体を直角に真下へ向け、設置したリニア発電装置の受圧板へ気体排出圧力を衝撃として与え、永久磁石をコイルに対して上下方向に摺動させて発電させる例を示す。受圧板の摺動は、気体圧力の変動と、受圧板の発電機側に設置されたベローズによって形成される。又、同ベローズによって発電機はレシーバータンク内の気体と隔離される構造とする。
レシーバータンク（２６）内側にリニア発電装置を直立させ、次に、コンプレッサー、又は真空ポンプの排気口（２５）を発電機受圧板（１）の真上に配置する。次に、発電機受圧板（１）の側面と発電機下部外套（１２）の間をベローズ（２３）で連結する。ベローズ（２３）は、発電機内へのエアー侵入を防ぐと共に、摺動子の上下への運動に対するダンパーの役割を果たす。上記コンプレッサー、真空ポンプの稼働によって圧縮された気体は流入口（２４）を通じて流入し、気体排気口（２５）から排出されて発電機受圧板（１）をパルス状に加圧する。その結果発電機のピストン（４）は上下の往複運動を繰り返す。これによってピストン（４）に連結される発電機の摺動子は上下の往復運動を行い、発電機のコイル（８）の両端に電圧が発生ずる。

図１０に、コンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク内側上部へ発電装置を垂直に倒立させて設置した場合のリニア発電装置の設置方法を示す。
レシーバータンクの側面より流入する気体を直角に真上へ向け、設置した発電装置の受圧板へ気体の排出圧力を衝撃として与え、永久磁石をコイルに対して上下方向に摺動させて発電させる。受圧板の摺動は、気体圧力の変動と、受圧板の発電機側に設置されたベローズによって形成される機構を示す。又、同ベローズによって発電機はレシーバータンク内の気体と隔離される構造となる。
レシーバータンク（２６）内の上部へ発電機受圧板（１）を下にリニア発電装置を倒立させた状態に設置した形状である。。
コンプレッサー、真空ポンプの排気口（２５）を発電機受圧板（１）の真下に配置する。発電機受圧板（１）側面と発電機株外套（１２）の間をベローズ（２３）で連結する。ベローズ（２３）は、発電機内への気体の侵入を防ぐと共に、摺動子の上下運動に対するダンパーの役割を果たす。上記コンプレッサー、真空ポンプの稼働によって気体は、気体流入口（２４）を通じて流入し、気体排気口（２５）から排出され、発電機受圧板（１）をパルス状に加圧する。その結果発電機のピストン（４）は上下運動を繰り返す。これによってピストン（４）に連結される発電機の摺動子は上下運動を行い、発電機のコイル（８）の両端に電圧が発生する。この形式による発電の場合は、受圧板（１）の下方からの加圧となり、加圧前の状態に復帰する為のベローズ（２３）に与える負荷は軽減される。

図１１は、コンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク外側に発電装置を水平に設置した場合のリニア発電装置の設置方法を示す。
リニア発電装置をレシーバータンクの外側へ水平に設置し、同発電機のピストンロッドをシールパッキングを経てレシーバータンク内にある受圧板と結合させ、コンプレッサー又は真空ポンプのパイプラインを水平にレシーバータンクへ導き、その出口圧力変動を、前記受圧板へ衝撃として与え、永久磁石をコイルに対して左右に摺動させて発電させる。受圧板の摺動は、気体圧力の変動と、受圧板の発電機側に設置されたリングスプリングによって形成され、気体はレシーバータンクに貯蔵される構造を示す。発電機とレシーバータンク内の気体とはレシーバータンクの側壁に設置されたシールパッキンによって隔離される。
レシーバータンク（２６）の外側にリニア発電装置（３０）を水平状態に設置する。
上記コンプレッサー、真空ポンプの排気口（２５）を発電機受圧板（１）の真横に配置した構造である。本例の場合は、発電機受圧板（１）の裏面とレシーバータンク（２６）内壁面の間をコイルスプリング（２７）で連結する。上記コンプレッサー、真空ポンプの稼働によってその気体は、気体流入口（２４）を通じて流入し、気体排気口（２５）から排出され、発電機受圧板（１）をパルス状に加圧する。コイルスプリング（２７）反発力とパルス状の排気圧によってピストンロッドの往復運動が生ずる。これによってピストン（４）に連結される発電機の摺動子は左右の往復運動を行い、発電機のコイル（８）の両端に電圧が発生する。この場合、発電機（３０）がレシーバータンク（２６）の外部に設置されているので、レシーバータンク（２６）の側壁へシールパッキング（２８）を設置し、レシーバータンク（２６）の内側と外側の圧力差による気体の漏洩を防止し、発電装置（３０）を外気圧の中で作動させる環境を作る。気体がシールパッキングから漏洩した場合は、（２９）の気体排出口から外気中に放出する形態とする。

図１２は、コンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク外側の上部へ発電装置を垂直に倒立して設置した場合のリニア発電装置の設置方法を示す。
発電機をレシーバータンク外側の上部へ発電装置を垂直に倒立して設置し、発電装置の受圧板をレシーバータンク内のエアー排出口の真上に配置して発電機のピストンロッドをシールパッキングを経て受圧板と結合させる。次に、コンプレッサー又は真空ポンプのパイプラインを水平にレシーバータンクに導き、タンク内で直角に上向きとさせ、その出口の圧力変動をレシーバータンクの外側へ直角に倒立させた発電機の受圧板へ衝撃として与える、以上の構造によって上記出口圧力の変動を受圧板へ衝撃として与え、永久磁石をコイルに対して上下に摺動させて発電する。
受圧板の摺動は、気体の圧力変動と、受圧板の発電機側に設置されたベローズによって形成され、気体はレシーバータンクに貯蔵される構造を示す。発電機とレシーバータンク内の気体とは受圧板に設置されたベローズとシールパッキンによって隔離される。
上記コンプレッサー、真空ポンプの排気口を発電機上部受圧板（１）の真下に配置する。垂直に設置されたリニア発電機のピストンロッドをレシーバータンク（２６）の上壁に設置したシールパッキング（２８）を経て、発電機の受圧板に接続し、発電機受圧板（１）の側面と発電機株外套（１２）の間をベローズ（２３）で連結する。ベローズ（２３）は、摺動子の上下運動に対するダンパーの役割を果たす。上記コンプレッサー、真空ポンプの稼働によってその気体は、気体流入口（２４）を通じて流入し、気体排気口（２５）から排出され、発電機受圧板（２５）をパルス状に加圧する。その結果発電機受圧板に結合された発電機ピストン（４）は上下の往復運動を繰り返す。これによってピストン（４）に連結された発電機の摺動子は上下の往復運動を行い、発電機のコイル（８）の両端に電圧が発生する。この場合、発電機（３０）がレシーバータンク（２６）の外部に設置されているので、レシーバータンク（２６）の側壁へシールパッキング（２８）を設置し、レシーバータンク（２６）の内側と外側の圧力差による気体の漏洩を防止し、発電装置（３０）を外気圧の中で作動させる環境を作る。気体がシールパッキングから漏洩した場合は、（２９）の気体排出口から外気中に放出する形態とする。

図１３に、コンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク外側の上部へ発電装置を垂直に倒立して設置した場合のリニア発電装置の設置方法を示す。
図１３は、コンプレッサー又は真空ポンプのパイプラインを水平にレシーバータンクへ導き、タンク内で直角に上向きとさせ、その出口圧力を、レシーバータンクの外側へ直角に倒立させて設置し、更に、発電装置の受圧板をレシーバータンク内の気体排出口の真上に設置し、発電機のピストンロッドをシールパッキングを経て受圧板と結合させ、上記出口圧力の変動を受圧板へ衝撃として与え、永久磁石をコイルに対して上下に摺動させて発電させる。受圧板の摺動は、気体の圧力変動と、受圧板の発電機側に設置されたコイルスプリングによって形成され、発電機とレシーバータンク内の気体とはレシーバータンク上部外壁に設置されたシールパッキンによって隔離される。
上記コンプレッサー、真空ポンプの排気口を発電機上部受圧板（１）の真下に配置する。本実施例に於いては、発電機受圧板（１）と発電機の匡体（３４）の間をコイルスプリング（２７）で連結する。コイルスプリング（２７）は、発電機受圧板の上下運動に対するダンパーの役割を果たす。上記コンプレッサー、真空ポンプの稼働によってその気体は、気体流入口（２４）を通じて流入し、気体排気口（２５）から排出され、発電機受圧板（２５）をパルス状に加圧する。その結果発電機受圧板に結合された発電機ピストン（４）は上下の往復運動を繰り返す。これによってピストン（４）に連結される発電機の摺動子は上下の往復運動を行い、発電機のコイル（８）の両端に電圧が発生する。この場合、発電機（３０）がレシーバータンク（２６）の外部に設置されているので、レシーバータンク（２６）の側壁へシールパッキング（２８）を設置し、レシーバータンク（２６）の内側と外側の圧力差による気体の漏洩を防止し、発電装置（３０）を外気圧の中で作動させる環境を作る。気体がシールパッキングから漏洩した場合は、（２９）の気体排出口から外気中に放出する形態とする。

図１４に、コンプレッサー又は真空ポンプのレシーバータンク内側に発電装置を垂直に倒立させて発電装置を設置した場合のリニア発電装置の設置方法を示す。
図１４は、コンプレッサー又は真空ポンプのパイプラインを水平にレシーバータンクに導き、タンク内で直角に上向きとさせ、その出口圧力を、上向きに放出する。更に、発電装置の受圧板をレシーバータンク内の気体排出口の真上に設置し、発電機のピストンロッドを匡体に設置したシールパッキングを経て受圧板と結合させ、上記排気の出口圧力の変動を受圧板へ衝撃として与え、永久磁石をコイルに対して上下に摺動させて発電させる。受圧板の摺動は、コンプレッサー又は真空ポンプから排出される気体の圧力の変動と、受圧板の発電機側に設置されたコイルスプリングによって形成され、気体はレシーバータンクに貯蔵される機造を示す。本例に於いては、発電装置はレシーバータンク内に設置されている為、流動する気体の性質の影響を受ける可能性がある。それを避ける為に発電装置を匡体の中に隔離して安全性を確保している。
図１４は、レシーバータンク（２６）上部内側に垂直に匡体を設置し、その内側にリニア発電装置を匡体（３４）の内部へ垂直に倒立させた状態に設置した形状を示している。
上記コンプレッサー、真空ポンプの排気口を発電機上部受圧板（１）の真下に配置する。本実施例に於いては、発電機受圧板（１）の側面と発電機株外套（１２）の間をベコイルスプリング（２７）で連結する。コイルスプリング（２７）は、発電機受圧板の上下運動に対するダンパーの役割を果たす。コンプレッサー又は真空ポンプの稼働によってそのエアーは、気体流入口（２４）を通じて流入し、気体排気口（２５）から排出され、発電機受圧板（１）をパルス状に加圧する。その結果発電機の受圧板に結合された発電機ピストン（４）は上下の往復運動を繰り返す。これによってピストン（４）に連結される発電機の摺動子は上下の往復運動を行い、発電機のコイル（８）の両端に電圧が発生する。この場合、発電機（３０）は匡体（３４）の内部に設置されているが、匡体下部へシールパッキング（２８）を設置し、発電装置（３０）はレシーバータンク内部の気体とは隔離された状態で作動する。

図１５は、リニア発電装置によって発電された電力を被充電バッテリーへ充電する回路図である。
本発明によるリニア発電装置は、大型プラントに利用されているコンプレッサー、真空ポンプ等の排気圧変動を利用して発電をするもので、発生電力は大きい。従ってリニア発電装置の各コイルから発生する電圧、電流の値は高いものであり、回路の設定、各部品の性能、仕様にも留意が必要である。
各コイル内で発電された電力の電圧、電流は高い数値は示さない。然しながら、通常使用されているバッテリーの電圧は高く、低い電圧の発生電力を高電圧のバッテリーへ充電する為には特殊の回路が必要となる。発生電力が交流ならば変圧器によって電圧を上げることが出来るが、直流の場合は、一箪交流に変換し、変圧器によって電圧を上げ、これを整流して被充電バッテリーへ充電することが必要となる。この装置のコストは高く、回路も複雑になる。本願発明に於いてはバックアップ電源を使用した充電回路を提案している。
図１５によって説明を行う。
（３６）は各発電コイルからの受電端子、（３７）は整流器、（３８）はコンデンサー、（４０）はバックアップ回路の（ＯＮ）（ＯＦＦ）スイッチ、（４２）は被充電バッテリー（４３）は衝撃緩和回路である。（３６）の充電端子へ受電した電力を（３７）の全波整流器で整流する。次いで（３８）のコンデンサーへ蓄電する。被充電バッテリー（４２）と同電圧の小容量のバッテリー（４１）を用意しておき、（３９）の各スイッチをＯＮとし、バックアップ電源バッテリーをＯＮとすることによって、バックアップ電源の電圧と各コイルは直列に接続されて被充電バッテリーの電圧よりも高くなり、被充電バッテリーへ衝撃緩和回路（４３）を経て被充電バッテリー（４２）へ充電される。（４３）の回路は、コンデンサーと抵抗を並列に設置した回路で、衝撃を一箪抵抗で止め、ハネ返った電力をコンデンサーが受け止めて衝撃を和らげる。これによって被充電バッテリーの内部組織の損傷を防止する。
本発明による電力の使途は多方面に渉るが。被充電バッテリーへの充電回数も多く、電圧も高いと予想されるので、衝撃緩和回路は被充電バッテリーの内部組織破壊防止の為の有効な手段となる。

産業上の利用の可能性

本発明は、コンプレッサー、真空ポンプ等で使用するレシーバータンクの中に排出されるパルス状の気体圧力をリニア発電装置で受圧し、発電装置の永久磁石又は、コイルを摺動させて発電させる技術に関するものである。大型コンプレッサー、又は、真空ポンプのレシーバータンクへの排気圧の変動は、大型リニア発電機の摺動子を摺動させる力を持っているので、発電される電力量も大きいものが期待できる。
例えば前述の如く、製紙業界に於いては大型のエアーコンプレッサー、及び真空ポンプは必要不可欠の装置である。過去に於いては、これらの装置に於いて無視されていたエネルギーを再利用する経済的な効果は大きい。

コンプレッサー、真空ポンプは多くの分野で使用されている。また小型の装置から大型の装置まで幅広い利用がなされている。
大形製造工場、例えば製紙工場に於いては大型コンプレッサー、大型真空ポンプは必用不可欠の装置であり、大容量で大口径の装置が利用されている。
これらの装置に於いては、過去の利用実績の中でコンプレッサー、真空ポンプの排気を利用して発電をした先例はなく、今後の新たに省エネの手法を提供するもであり、安価な動力の提供によるコストダウンと環境改善に寄与する可能性は大きい。

（１）発電機受圧板
（２）発電機下部接続部
（３）発電機シャフト
（４）発電機ピストン
（５）摺動套上部
（７）永久磁石
（８）コイル
（９）摺動套下部
（１０）摺動補助ロール
（１１）中間套
（１２）下部外套
（１３）上部外套
（１４）発電機底部
（１５）シリンダー
（１６）気体吸入口
（１７）気体放出口
（１８）気体吸入バルブ
（１９）気体排出バルブ
（２０）コンプレッサーピストン
（２１）コンプレッサーシャフト
（２２）ロータリーピストン
（２３）ベローズ
（２４）気体流入口
（２５）気体排出口
（２６）レシーバータンク
（２７）コイルスプリング
（２８）シールパッキング
（２９）気体系外放出口
（３０）リニア発電機
（３１）ドレン抜きパイプ
（３２）偏芯軸
（３３）摺動ベーン
（３４）匡体
（３５）分岐管
（３６）受電端子
（３７）整流器
（３８）コンデンサー
（３９）送電切り替えスイッチ
（４０）バックアップ電源スィッチ
（４１）バックアップ電源バッテリー
（４２）被充電バッテリー
（４３）緩衝緩和回路

Claims

リニア発電装置のピストンロッドの先端に受圧板を設置し、同受圧板にエアーコンプレッサー、真空ポンプのレシーバータンク等へ送られるパルス状に発生する流体の排出圧力を前記受圧板に与え、更に同受圧板に接続するピストンロッドに設置されたリニア発電機の摺動子を往復運動させて発電を行い、この発生電力を被磁充電バッテリーへ充電するシステムであって、バックアップ充電回路を使用し、且つ抵抗とコンデンサとの並列回路によって構成する衝撃緩和回路をバックアップ充電回路と被充電バッテリーの中間に設置し、これによって被充電バッテリーの内部組織破壊防止を行って安全に充電することを特徴とする発電とその充電システム。