JPS58127553A - 発動機式発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内燃機関を用いて直接発電を行なうように
した発動機式発電機に関する。

従来の自家用発電機は、一般に第１図（イ）に示すよう
になっている。

すなわち、汎用エンジンＡで駆動軸Ｂを回転させて、こ
の駆動軸Ｂに連結した回転式発電機Ｃを回して発電させ
るようになっている。

このエンジンＡが例えば「内燃機関の歴史」（富塚清著
：三栄書房Ｓ５３．５．２０発行第２版）のＰ、　２８
０に記載されているようなフリーピストン型のエンジン
なら、第１図←）に示すように、ガス発生機り内のフリ
ーピストンの往復動によって発生するガス圧で駆動され
るガスタービンＥの駆動軸Ｆによって発電機Ｃを回して
発電させている。

エンジンＡとしては、この他ディーゼルエンジンやガソ
リンエンジン又バガスタービンエンジン等各種のものが
用いられ、発電機Ｃもフィールド（磁場）をコイルが横
切る方式で、コイルとフィールドのどちらか一方が回転
する方式のものならどのようなものでも良い。

しかしながら、このような従来の発電機にあっては、エ
ンジンＡと発電機Ｃとを駆動軸Ｂで連結した構造となっ
ていたため、次のような問題があった。

（１）機構が複雑になる。

（２）寸法が大きくなる。

（３）可動部品が多く、各部での動力損失が大きくなる
。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、往復運動式の発動機を用いて、その往復運動
するピストンに磁極を設けると共に、このピストンを収
納したシリンダの外周にコイルを巻回して、ピストンの
移動によってコイルの磁束鎖交数を変化させて直接発電
するようにした発動機式発電機を提供して、上記の問題
点の解消を計るものである。

以下、この発明の実施例を添付図面の第２図以降を参照
して説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す構成図である。

同図において、外筒（シリンダ）１の中に左右に動くフ
リーピストン２を収納しており、外周に発電用コイル部
６を設けである。

シリンダ１には、排気ボート６、掃気ポート７゜燃焼室
４１点火栓５をそれぞれ左右対称に設けである。　なお
、８は膨張室である。

とのｉうに構成した発動機式発電機の往復運動式の発動
機としての基本的動作を先ず第３図（ａ）〜（ｄ）を参
照して説明する。　なお、第６図（ａ）〜（ｄ）では、
説明を簡単にするため、麿示を簡略化しである。

なお、第３図（ａ）〜（ｄ）において、左右対称にある
ものは、ＲＣｅ）及びＬに）の符号を付して区別してい
る。

先ず、第３図（ａ）において、ピストン２は左端にあシ
、この状態で、点火栓５Ｌが燃焼室４Ｌ内の混合気を火
花点火にて着火する。

この時、排気及び掃気ポー）６Ｌ、７Ｌはピストン２に
よって閉じられ、中央線！の左側は、通常の２サイクル
機関の点火する時と同じ状態となる。

また、右半分は２サイクル機関の下死点時と同様に、排
気及び掃気ポー）６Ｒ，７Ｒが開き、外筒１内のガスは
排気ポー）６Ｒよシ図示しない排気管を介して排出され
、掃気ポー）７Ｒから吸入された新気（混合気）によっ
て膨張室８Ｒが満たされる。

ピストン２が膨張室８Ｌ中の燃焼ガスの圧力によって右
に動くと、第３図Φ）に示すように排気。

及び掃気ポー）６Ｒ，７Ｒが閉じるため、膨張室８Ｒ中
の混合ガスが圧縮される。　　この時も、左半分及び右
半分は、各々２サイクル機関の膨張行程と圧縮行程と同
様である。

ピストン２が第３図の）の状態からさらに右に動くと、
まず排気ボート６Ｌが開いて、膨張室８Ｌ内のガスが図
示しない排気管を介して排気され、その後ピストン２が
慣性力でさらに右に動くと、掃気ボート７Ｌが開いて、
膨張室８Ｌ内に新気が導入される。

そして、ピストン２が第６図（ｅ）に示す位置まで動く
と、ピストン２はその慣性力を膨張室８Ｒ内のガスの圧
縮仕事に全て使い切って停止する。

その瞬間に、点火栓５Ｒが点火し、ピストン２は第６図
（ｄ）の状態を経て、同図（ａ）の状態に左行する。

以上のような動作が繰９返えされることによって、発動
機が持続運転され、ピストン２が左右に往復運動する。

第４図に、この発動機式発電機の吸排気系統図を示す。

外筒１の排気ボート６より排出された排気ガスは、ター
ボチャージャのタービン式エキスパンダ１１を駆動し、
軸１２で連絡されたコンプレッサ１３を回す。

通常のクランクケース圧縮式でないため、２サイクルエ
ンジンと異なり、掃気ポート７よりの掃気の圧力はこの
コンプレッサ１３によって得られる。

１４は気化器であるが、図のようにターボチャージャ式
を用いると、起動時は排ガスがなく、混合気を機関に供
給できないため、起動時はモータ１６によって軸１５を
回転してターボチャージャを駆動する。

次に、発電機としての動作を第５図（ａ）〜（ｅ）を参
照して説明する。

第５図（ａ）において、下側がピストン２に、上側が発
電用コイル部乙に対応する。　そして、ピストン２は、
永久磁石２１と２２．磁極板２６と２４の積層構造とな
っておシ、発電用コイル部６側の２５．２６はコイルコ
アであシ、磁路を形成している。　また９、１０は各々
コイルの断面を示す。

第５図Φ）は、同図（ａ）の一部をとシ出して、磁束の
状態を示しておシ、コイル１０と９はシリンダ１の外周
を一周するコイルである。

そして、その磁束の鎖交数を、図示の磁束線（説明の便
宜上２本ずつで示している）によって、左回シを＋、右
回シを−として説明すると、コイル９，１０は図示を省
略している中心線ｊ′よυ下にも図面右回りの２本の磁
束があるため、コイル１０の鎖交数は−４，コイル９の
それは＋４となる。

ピストン２が右へ動いて、第５図（ｅ）の状態になると
、コイル１０の鎖交数は−２，コイル９のそれは＋２と
なる。

さらにピストン２が右に動いて、第５図（ｄ）の状態に
なると、コイル９，１０の鎖交数は共にゼロとなる。′ そして、さらにピストン２が動いて第５図（ｅ）の状態
となると、コイル１０の鎖交数は＋４．コイル９のそれ
は−４に夫々戻る。

このように、コイル９，１０の磁束鎖交数が、ピストン
２の移動に伴なって、＋４と−４の間で変化するため、
コイル９，１０には交番起電力が発生する。

したがって、この発動機は発電機として作動する。

次に、この発動機式発電機の起動方法について述べる。

第５図より明らかなように、発電用コイル９゜１０に通
電を行なえば、ピストン２は右又は左に動き、第５図（
ｂ）又は（ｅ）の状態となる。

すなわち、第５図（ｂ）の状態で例えばコイル１０に一
面向こう向きの電流を通じれば、フレミングの左手の法
則によシ、ピストン２は同図（ｅ）に示すように移動す
る。

そこで、ピストン２が同図Φ）又は（ｅ）の位置に来た
瞬間に通電の向きを逆にすると、さらにピストン２は移
動して、（ｂ）→（ｅ）又は（ｅ）→中）の状態となる
。

これを繰シ返す事により、ピストン２を一方の端まで移
動させることが可能であり、そこで点火すれば機関は始
動する。

第６図に、この発動機式発電機本体の支持方法を示す。

　発動機本体１９は、排気消音器１５及びエアクリーナ
１６を含む吸排気系１１〜１６（タービン式エキスパン
ダ１１．コンプレッサ１３゜気化器１４等は第４図参照
）と一体化して、やわらかい支持体１８によって基礎２
ｏ上に固定される。

本体１９には、その作動周波数に同期したダイナミック
ダンパ１７が取付けられる。

本体１９にはピストン２の左右の動きに同期して、左右
方向に大きな振動を生−じる。　そこで、ダイナミック
ダンパ１７は本体１９の作動と同じ固有振動数を持つよ
うに質量とバネ定数が与えられ、本体１９の振動と位相
が１８００ずれて振動し、それによって外部への振動伝
播を抑える。

以上説′明してきたように、この発明による発動機式発
電機は、補機類を除けば可動部分がピストン１個である
と共に、安価で且つ信頼性の高い自家用発電機を提供で
きる。

また、全体を軟かくマウントすると共に、ダイナミック
ダンパによシ振動を吸収するようにすれば、振動を著し
く低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）（ロ）は、夫々従来の自家用発電機の構成
の一例を示すブロック図、 第２図は、この発明の一実施例を示す構成図、第３図（
ａ）〜（ｄ）は、夫々第２図の実施例による発動機とし
ての動作説明に供するピストンの異なる状態図、 第４図は、この発明による発動機式発電機の吸排気系統
図、 第５図（ａ）〜（ｅ）は、夫々第２図の実施例による発
電機としての動作説明に供する発電原理図、第６図は、
“この発明による発動機式発電機の支持方法を示す構成
図である。 １・・・外筒　　　　　　　２・・・フリーピストン６
・・・発電用コイル部　２１．２２・・・永久磁石２５
．２４・・・磁極板　２５．２６・・・コイルコアで口 第３図 Ｒ 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　往復運動式発動機のピストンに磁極を設けると共に
   、このピストンを収納したシリンダの外周にコイルを巻
   回して、前記ピストンの移動によって前記コイルの磁束
   鎖交数を変化させて発電するようにしたことを特徴とす
   る発動機式発電機。