JP5833782B1

JP5833782B1 - 発電装置

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Publication number: JP5833782B1
Application number: JP2015072827A
Authority: JP
Inventors: 昭男松浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP2016192873A

Abstract

【課題】複数の発電方式を組み合わせて発電作業の中断をなくし、且つ安価で効率のよい発電装置を提供する。【解決手段】ハウジングの上部位置に配設された第１の駆動モータ７と、ハウジングの下部位置に配設された第２の駆動モータ９と、第１の駆動モータとシャフトとを作動連結する第１の歯車機構６と、第２の駆動モータとシャフトとを作動連結する第２の歯車機構８と、第２の駆動モータに第２の歯車機構を介して作動連結された発電タービン１０と、シャフトの中間高さの位置に取り付けられたつり支柱１１と、つり支柱の先端部部分に取り付けられた風力発電機１２及び湾曲電磁板１４と、円形電磁板３及び発電タービンに接続された蓄電槽１７とから成る。風力発電機により生成された電力により円形電磁板と湾曲電磁板との間で電磁作用を生じさせて発電を行い、発電タービンによっても発電を行うことで、１基の発電装置による発電量を増大させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置、特に太陽光発電と風力発電を組み合わせて発電作用を行う発電装置に関するものである。

従来、電力は原子力発電、火力発電、水力発電、太陽光発電、風力発電、等々各種方式により生産されている。近年は、再生可能エネルギーを利用した発電である太陽光発電や風力発電に関する各種技術提案がなされている。このような技術提案の例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。これは、大地をパラボナ面状、あるいは焦点が直線状になる、縦に切断した円柱に似た横長の放物面を持つように造成、成形し、その面を反射材に施工またはその面に反射材を設置することにより、太陽光を集め、それをエネルギー源として利用するものである。これにより安価で効率化を図っている。

特開２０１０−２３９１００号公報

上述の各発電方式にはそれぞれ一長一短があり、どれか１つをとって最良であるということはできない。この状況で、発電事業をより一層効率的、或いは有効に進めるには、上記各種発電方式のいくつかを組み合わせた発電方式を検討することが良策と考えられる。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の発電方式を組み合わせて発電作業の中断をなくし、且つ安価で効率のよい発電装置を提供することである。

本発明の発電装置は、ハウジングと、ハウジング内部の上下方向中間高さの内周壁に沿って付設された円形電磁板と、ハウジングの中心部に配置され、ハウジング中心軸に沿った方向に延びて宙吊りの形で配置されたシャフトと、ハウジングの上部位置に配設された第１の駆動モータと、ハウジングの下部位置に配設された第２の駆動モータと、第１の駆動モータとシャフトとを作動連結する第１の歯車機構と、第２の駆動モータとシャフトとを作動連結する第２の歯車機構と、第２の駆動モータに第２の歯車機構を介して作動連結された発電タービンと、シャフト５の上下方向中間高さの位置において、シャフトから半径方向外方へ延びて取り付けられたつり支柱と、つり支柱の先端部部分に取り付けられた風力発電機と、つり支柱１１の先端部に前記風力発電機に隣接して取り付けられた湾曲電磁板と、前記円形電磁板及び発電タービンに接続された蓄電槽とから成り、前記風力発電機により発電された電力は前記湾曲電磁板に通電されて当該湾曲電磁板が電磁化せしめられ、電磁機構により発電された電力と発電タービンにより発電された電力とは蓄電槽に導通されてここに蓄電されることを要旨とする。

かかる構成により、発電装置内の風力発電機により生成された電力により円形電磁板と湾曲電磁板との間で電磁作用を生じさせて発電を行うとともに、発電タービンによっても発電を行うことができ、１基の発電装置による発電量を増大させることができる。

また、円形電磁板は、ハウジングの内周方向に並べて設置された複数のセグメントから成り、複数のセグメントはＮ極セグメントとＳ極セグメントに分かれて交互に設置されており、湾曲電磁板は円弧状の構造を有し、前記円形電磁板と同様、複数のセグメントから成り、複数のセグメントはＮ極セグメントとＳ極セグメントに分かれて交互に設置されおり、さらに、円形電磁板と湾曲電磁板とは、両者が対向し、且つ両者間に所定の空間が形成されるように配設することにより、一方（円形電磁板）を固定電磁要素状態、他方（湾曲電磁板）を可動電磁要素とすることができる。

これにより、円形電磁板と湾曲電磁板とをコンパクトに構成することができ、両者間で効率的な電磁作用を行わせることが可能となる。
ことを特徴とする請求項１記載の発電装置。

また、円形電磁板及び発電タービンに加えて太陽光発電装置を設置してもよい。

これにより、電磁板機構及び発電タービンに加えて太陽光発電装置によっても発電を行うことができ、１基の発電装置による発電量を大幅に増大させることができる。

本発明によれば、発電装置内で円形電磁板と湾曲電磁板との間で電磁作用を生じさせて発電を行うとともに、発電タービンによっても発電を行うというように、複数の発電方式を組み合わせて発電することができるため、１基の発電装置による発電量を増大させることができ、また発電作業の発電動作の中断をなくして、安価で効率発電が可能になる。

本発明の一実施の形態に係る発電装置及びその設備全体の断面正面図である。本実施の形態に係る発電装置の平面図である。本実施の形態において用いられる風力発電機能部風車の構成例を示す正面図である。

次に、図１から図３を用いて本発明の一実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る発電装置の断面正面図である。また、図２は同実施の形態に係る発電装置の平面図である。図１及び図２において、符号１は発電装置を示す。この発電装置１は、外筐を形成するハウジング２の内部に各種機器を収容配置して構成される。ハウジング２は円筒形をしたタンク構造を有し、内部には、ハウジング２の上下方向中間高さの内周壁に沿って円形電磁板３が付設されている。円形電磁板３は円周方向に並べて設置された複数のセグメントから成り、複数のセグメントはＮ極セグメント４ａとＳ極セグメント４ｂに分かれて交互に設置されている。

また、ハウジング２の中心部にはシャフト５が、ハウジング２の中心軸に沿った方向（上下方向）に延びて宙吊りした形で配置されている。ハウジング２の上部には第１の駆動モータ７が配設され、ハウジング２の下部には第２の駆動モータ９と発電タービン１０とが配設されている。第１の駆動モータ７、９及び発電タービン１０のいずれも、ハウジング２の側壁又は基礎部分に固定取り付けされている。

シャフト５はその上部において、第１の歯車機構であるベベルギア（笠歯車）機構６を介して第１の駆動モータ７に作動連結されている。ベベルギア機構６は、第１の駆動モータ７の出力軸に取り付けられた駆動側ベベルギア６ａと、シャフト５の上端に取り付けられた従動側ベベルギア６ｂとから成る。シャフト５と第１の駆動モータ７との連結は、第１の駆動モータ７の出力軸に駆動側ベベルギア６ａが取り付けられる一方、シャフト５の上端には駆動側ベベルギア６ａに噛み合うように設置された従動側ベベルギア６ｂが取り付けられることにより第１の駆動モータ７の動力がシャフト５に伝達されるようになっている。

シャフト５はその下部において、第２の歯車機構であるベベルギア機構８を介して第２の駆動モータ９に作動連結されるとともに、さらに同じベベルギア機構８を介して発電タービン１０に作動連結されている。ベベルギア機構８は、第２の駆動モータ９の出力軸に取り付けられた駆動側ベベルギア８ａと、シャフト５の下端に取り付けられた第１従動側ベベルギア８ｂと、発電タービン１０の入力軸に取り付けられた第２従動側ベベルギア８ｃとから成る。シャフト５と第２の駆動モータ９との連結は、第２の駆動モータ９の出力軸に駆動側ベベルギア８ａが取り付けられる一方、シャフト５の下端には駆動側ベベルギア８ａに噛み合うように設置された第１従動側ベベルギア８ｂが取り付けられることにより第２の駆動モータ９の動力がシャフト５に伝達されるようになっている。また、シャフト５と発電タービン１０との連結は、発電タービン１０の入力軸に上記第１従動側ベベルギア８ｂに噛み合うように設置された第２従動側ベベルギア８ｃが取り付けられることによりシャフト５に入力された動力がシャフト５に伝達されるようになっている。

以上のように、シャフト５はベベルギア機構６により第１の駆動モータ７に連結され、また、ベベルギア機構８により第２の駆動モータ９及び発電タービン１０に連結されているため、上述のようにハウジング２の中心部でシャフト５が宙吊りした形で配置されており、また他の支持部材によりハウジング２に連結されることにより、このシャフト５は上記第１及び第２の駆動モータ７、９及び発電タービン１０と上記支持部材とを介してハウジング２にしっかりと支持されている。

さらにシャフト５の上下方向中間高さの位置には、シャフト５から半径方向外方へ延びる複数のつり支柱１１が取り付けられている。つり支柱１１はハウジング２の上下方向中間高さの内周壁に沿って付設された円形電磁板３に対応する高さ位置に取り付けられ、またこの実施の形態においては、つり支柱１１は４本設けられている。それぞれのつり支柱１１の先端部には風車１３を有する風力発電機１２及び湾曲電磁板１４が取り付けられている。図３は風車１３の構成例を示す正面図である。湾曲電磁板１４は円弧状の構造を有し、基本的には円形電磁板３と同じく複数のセグメントから成り、複数のセグメントはＮ極セグメント１５ａとＳ極セグメント１５ｂに分かれて交互に設置されている。円形電磁板３と湾曲電磁板１４とは、両者が対向し、且つ両者間に所定の空間（隙間）１６が形成されるように配設され、両者が組となって電磁機構を構成する。

さらに、ハウジング２の外部には蓄電槽１７が配設されている。蓄電槽１７は円形電磁板３と第１及び第２の駆動モータ７，９、発電タービン１０及び太陽光発電装置（後出）２１に接続され、円形電磁板３、発電タービン１０及び太陽光発電装置２１からは発電した電気を受領する一方、第１及び第２の駆動モータ７，９には電力を供給する配電がなされる。蓄電槽１７は配電回路１８に接続され、蓄電槽１７からは配電回路１８を通して外部の機器に対して配電することもできる。また、円形電磁板３と第１及び第２の駆動モータ７，９には電気的にオン／オフ動作が可能な開閉器である電磁スイッチ（図示してない）が設けられ、これらの電磁スイッチは蓄電槽１７に接続されることによりここからの電力によりオン／オフ作動されるようになっている。蓄電槽１７と円形電磁板３との間の通電線（２本）は双方向矢印となっているが、実際はそれぞれ２本の電線から成り、蓄電槽１７から円形電磁板３へ向かう矢印は円形電磁板３に設けられた電磁スイッチ作動用の電力が供給されることを表し、円形電磁板３から蓄電槽１７へ向かう矢印は円形電磁板３で発電した電気を蓄電槽１７が受領することを表す。

発電装置１の主要構成部分はビル２０などの建物の内部に設置されているが、さらにビル２０の屋上には追加的な発電装置として太陽光発電装置２１が設置される。そして、太陽光発電装置２１により発生した電気は蓄電槽１７に送電される。

以上の構成を有する発電装置１について、以下動作を説明する。動作に当たっては、円形電磁板３に設けられた電磁スイッチと、第１の駆動モータ７に設けられた電磁スイッチと、第２の駆動モータ９に設けられた電磁スイッチとを外部からの操作によりオン動作させる。これにより、円形電磁板３が電磁化せしめられる。また、第１の駆動モータ７と第２の駆動モータ９が回転作動しシャフト５を回転させる。シャフト５の回転方向は、図２の平面図において矢印Ｓで示される反時計回り方向である。

シャフト５の回転により、つり支柱１１が矢印Ｓの方向へ回転し、この回転運動によりつり支柱１１の先端部分に取り付けられた風力発電機１２の風車１３が回転運動して発電が行われる。風力発電機により発電された電力は湾曲電磁板１４に通電されて湾曲電磁板１４が電磁化せしめられる。さらに、湾曲電磁板１４はつり支柱１１の先端部分に取り付けられてハウジング２内を周回運動しているから、円形電磁板３と湾曲電磁板１４との間では前者のＮ極セグメント４ａおよびＳ極セグメント４ｂが後者のＮ極セグメント１５ａ及びＳ極セグメント１５ｂと交互に対向移動して吸引、反発動作を繰り返し、電磁現象による発電が行われる。この円形電磁板３と湾曲電磁板１４との間の電磁作用により発電された電力は蓄電槽１７に導通されてここに蓄電される。

また一方、第２の駆動モータ９の回転動作が駆動側ベベルギア８ａから第１従動側ベベルギア８ｂ及び第２従動側ベベルギア８ｃを通して発電タービン１０に伝えられることより、発電タービン１０が回転運動し発電が行われる。この発電タービン１０により発電された電力もまた蓄電槽１７に導通されてここに蓄電される。

さらに、ビル２０の屋上に設置された太陽光発電装置２１によっても発電が行われ、太陽光発電装置２１により発生した電気は蓄電槽１７に送電され蓄電される。蓄電槽１７に蓄電された電力は配電回路１８を通して外部の機器に対して配電される。

円形電磁板及び湾曲電磁板により構成された電磁機構と、発電タービンという複数の発電方式を組み合わせて発電作業の中断をなくし、且つ安価で効率のよい発電装置であり有用である。

１発電装置
２ハウジング
３円形電磁板
４セグメント
４ａ、１５ａＮ極セグメント
４ｂ、１５ｂＳ極セグメント
５シャフト
６ベベルギア機構（第１の歯車機構）
６ａ駆動側ベベルギア
６ｂ従動側ベベルギア
７第１の駆動モータ
８ベベルギア機構
８ａ駆動側ベベルギア
８ｂ第１従動側ベベルギア
８ｃ第２従動側ベベルギア
９第２の駆動モータ
１０発電タービン
１１つり支柱
１２風力発電機
１３風車
１４湾曲電磁板
１５セグメント
１５ａＮ極セグメント
１５ｂＳ極セグメント
１６空間
１７蓄電槽
１８配電回路
２０ビル
２１太陽光発電装置

Claims

ハウジングと、
ハウジング内部の上下方向中間高さの内周壁に沿って付設された円形電磁板と、
ハウジングの中心部に配置され、ハウジング中心軸に沿った方向に延びて宙吊りの形で配置されたシャフトと、
ハウジングの上部位置に配設された第１の駆動モータと、
ハウジングの下部位置に配設された第２の駆動モータと、
第１の駆動モータとシャフトとを作動連結する第１の歯車機構と、
第２の駆動モータとシャフトとを作動連結する第２の歯車機構と、
第２の駆動モータに第２の歯車機構を介して作動連結された発電タービンと、
シャフトの上下方向中間高さの位置において、シャフトから半径方向外方へ延びて取り付けられたつり支柱と、
つり支柱の先端部部分に取り付けられた風力発電機と、
つり支柱１１の先端部に前記風力発電機に隣接して取り付けられ、前記円形電磁板と共に電磁機構を構成する湾曲電磁板と、
前記円形電磁板及び発電タービンに接続された蓄電槽と、
から成り、
前記風力発電機により発電された電力は前記湾曲電磁板に通電されて当該湾曲電磁板が電磁化せしめられ、
前記電磁機構により発電された電力と前記発電タービンにより発電された電力とは前記蓄電槽に導通されてここに蓄電される、
ことを特徴とする発電装置。
円形電磁板は、ハウジングの内周方向に並べて設置された複数のセグメントから成り、複数のセグメントはＮ極セグメントとＳ極セグメントに分かれて交互に設置されており、
湾曲電磁板は円弧状の構造を有し、前記円形電磁板と同様、複数のセグメントから成り、複数のセグメントはＮ極セグメントとＳ極セグメントに分かれて交互に設置されおり、さらに、
円形電磁板と湾曲電磁板とは、両者が対向し、且つ両者間に所定の空間１６が形成されるように配設されている、
ことを特徴とする請求項１記載の発電装置。
前記円形電磁板及び発電タービンに加えて太陽光発電装置が設置され、太陽光発電装置は蓄電槽に接続されていることを特徴とする請求項１記載の発電装置。