JP5624245B1

JP5624245B1 - 液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構。

Info

Publication number: JP5624245B1
Application number: JP2014089858A
Authority: JP
Inventors: 敏孝前山
Original assignee: 敏孝前山
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: JP2015209769A

Abstract

【課題】液冷式内燃機関の副産物である高温高圧冷却液と、低温低圧冷却液の対流を利用して発電することにより燃料消費率の向上と発電量の安定化を図る。【解決手段】冷却液循環経路排液口（１）と放熱器（８）の間に、内側に羽根車を設け、外側にプーリーまたは歯車を設けたパイプ（２）を設置し、オルタネーター（４）と、伝動ベルトまたは伝動チェーン（３）で連結し発電する。また、冷却液循環経路給液口（５）と放熱器（８）の間に、内側に羽根車を設け外側にプーリーまたは歯車を設けたパイプ（２）を設置し、オルタネーター（４）と、伝動ベルトまたは伝動チェーン（３）で連結し発電する。【選択図】図１

Description

この発明は液冷式内燃機関の副産物である高温高圧にされた冷却液と、低温低圧になった冷却液を利用し、オルタネータを動作させる発電機構である。

液冷式内燃機関では発電を行うために内燃機関のクランク軸に設置されたプーリー又は歯車とオルタネータをベルト又はチェーンで連結するか、クランク軸に直接オルタネータを取り付け、液冷式内燃機関の動力を用いてオルタネータを動作させ発電している。また、液冷式内燃機関の冷却液は、従来は内燃機関のクランク軸と、タイミングベルトやチェーンでウォーターポンプを連結し、その動力により冷却液を強制循環させていたが、近年では電動ウォーターポンプが多用されるようになり、状況に応じてウォーターポンプが動作するように制御されており、常に強制循環させているわけではない。ウォーターポンプが動作していないときは内燃機関の温度上昇と共に冷却液の温度が上昇し、自然対流が発生し冷却液が循環を行う。

特許公告昭６３−２０１７公報

従来の液冷式内燃機関発電機構には次のような欠点があった。
（イ）オルタネータの磁気抵抗により、液冷式内燃機関に負荷が掛かり燃料消費率の低
減を招く。

（ロ）発電量は液冷式内燃機関の回転数に依存するため、低回転時には発電量が低下する。

冷却液循環経路排液口（１）又は冷却液循環経路給液口（６）と放熱器（８）の間の冷却液循環部（２）の途中に、円筒体（３）を設け、円筒体（３）は冷却液循環部（２）に対して回転可能に取り付けられ、円筒体（３）は内側に羽根車(３a）を固定し、外側表面にプーリーまたは歯車（3b）を備え、そのプーリーまたは歯車（3b)は、ベルトまたは、チェーン（４）でオルタネータ（５）と連結された構成であって、冷却液の循環時の圧力により円筒体（３）内側に固定された羽根車（３a）が回転し、その回転力によりオルタネータ（５）が発電するようにした事を特徴とする液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構。

この発明では、液冷式内燃機関に負荷をかける事無く発電し、発電量は液冷式内燃機関の回転数に依存せず、冷却液の流量と圧力に依存する。液冷式内燃機関の冷却液は高速走行時には高温高圧となり、低速走行時には放熱器（８）の冷却能力が低下し、高温高圧となる。よって、液冷式内燃機関冷却液循環経路排液口（１）側の円筒体（３）が回転し、連結されたオルタネータ（５）が発電を行い、発電量は常に保たれる。一方、液冷式内燃機関冷却液循環経路給液口（６）側では低温低圧の冷却液の流量が一定に保たれる為、圧力も一定となり、円筒体（３）が回転し、連結されたオルタネータ（５）が発電を行い、常に安定した発電量を確保し、燃料消費率の低減を招くことなく発電が可能となる。

本発明、液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構の斜視図である。本発明、液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構の断面図である。本発明、液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構の冷却液循環経路排液口側の冷却液循環部と円筒体の構成を示した斜視図である。本発明、液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構の冷却液循環経路給液口側の冷却液循環部と円筒体の構成を示した斜視図である。

以下、図１〜図４で、本発明の液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構を実施するための形態について説明する。
熱力学第二法則によると、流体中に温度差があると、それに対応し、液体に密度差が形成される。このために浮力が生じるが、温度差による浮力のみに起因する対流が自然対流または自由対流と呼ばれる。
又、ベルヌーイの定理より、流体が、非圧縮性、非粘性、定常流で、外力が重力のみの場合、流体には圧力エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギーが存在する。本発明に於いては、冷却液が有する流体の圧力エネルギー、運動エネルギーを利用する。この液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構は、冷却液循環部（２）、円筒体（３）、ベルト又はチェーン（４）、オルタネータ（５）、液冷式内燃機関（７）、放熱器（８）、防水性を持つ転がり軸受（９）で構成される。円筒体（３）は内側に固定した羽根車（３a）と外側表面にプーリー又は歯車（3b）が備えられており、両端には、内側と外側にシール材を塗付または貼付した防水性を持つ転がり軸受（９）を備える。転がり軸受けとは、転動体（玉やころ）を2つの部品の間に置くことで荷重を支持する軸受。部品同士の相対的動きにより、転動体は非常に小さな転がり抵抗で自転し、同時に若干すべるような動きをする。この防水性を持つ転がり軸受により、冷却液循環部（２）と円筒体（３）の摩擦を低減しつつ冷却液の漏れを防ぐ。
冷却液循環経路排液口（１）側では高温高圧の冷却液の圧力で、円筒体（３）の内側に羽根車（３a）を固定し、外側表面にプーリー又は歯車（3b）を設けた円筒体（３）を回転させ、ベルト又はチェーン（４）で連結されたオルタネータ（５）が回転し発電を行う。また、冷却液循環経路給液口（６）側では低温低圧の冷却液の流量が一定量供給されるため圧力も一定となり、冷却液が、円筒体（３）の内側に羽根車（３a）を固定し、外側表面にプーリー又は歯車（３b）を設けた円筒体（３）を回転させ、ベルト又はチェーン（４）で連結されたオルタネータ（５）が回転し発電を行う。本発明は以上のような構造である。これにより、液冷式内燃機関の高回転時においても、低回転時においても燃料消費率の低減を招くことなく、常に発電量を維持する事が可能となる。

本発明は液冷式内燃機関を動力源とする船舶・飛行機・自動車・建設用重機等の機械に於いて、燃料消費率の向上と、発電量の安定供給をもたらすものである。

１冷却液循環経路排液口
２冷却液循環部
３円筒体
３a 羽根車
３b プーリー又は歯車
４ベルト又はチェーン
５オルタネータ
６冷却液循環経路給液口
７液冷式内燃機関
８放熱器
９防水性を持つ転がり軸受
A 冷却液循環方向

Claims

冷却液循環経路排液口（１）又は冷却液循環経路給液口（６）と放熱器（８）の間の冷却液循環部（２）の途中に、円筒体（３）を設け、円筒体（３）は冷却液循環部（２）に対して回転可能に取り付けられ、円筒体（３）は内側に羽根車(３a）を固定し、外側表面にプーリーまたは歯車（3b）を備え、そのプーリーまたは歯車（3b)は、ベルトまたはチェーン（４）でオルタネータ（５）と連結された構成であって、冷却液の循環時の圧力により円筒体（３）内側に固定された羽根車（３a）が回転することで、その回転力によりオルタネータ（５）が発電するようにした事を特徴とする液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構。
円筒体（３）と、冷却液循環部（２）とは接続部を介して接続され、接続部には防水性を持つ転がり軸受（９）が取り付けられ、防水性を持つ転がり軸受（９）の内側と外側にはシール材が塗付または貼付されている為に冷却液の漏れを防ぎ、かつ滑らかに回転することを可能とした請求項１記載の液冷式内燃機関の冷却液の対流を利用した発電機構。