WO2021255834A1 - 発電装置 - Google Patents

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WO2021255834A1
WO2021255834A1 PCT/JP2020/023621 JP2020023621W WO2021255834A1 WO 2021255834 A1 WO2021255834 A1 WO 2021255834A1 JP 2020023621 W JP2020023621 W JP 2020023621W WO 2021255834 A1 WO2021255834 A1 WO 2021255834A1
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power generation
disk member
torque
generation device
power
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茂 佐藤
Original Assignee
ゼナシステム株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts

Definitions

  • the present invention relates to a power generation device, and more particularly to a power generation device to which a disk member for increasing the torque of rotational power transmitted from a turbine is attached.
  • the rotation of the turbine is not stable because the strength of the blown wind is not constant, and the voltage of the generated electricity may not be stable.
  • an object of the present invention is to provide a power generation device capable of stabilizing the rotational power transmitted to the generator and improving the amount of power generation and the stability of power generation.
  • the hammer generator of the present invention includes a generator that generates electricity by rotational power transmitted from an external power source via a rotary shaft, and is transmitted to the generator from the power source. It is characterized in that a disk member for increasing torque is provided to increase the torque of the rotational power.
  • the torque increasing disk member is composed of a disk-shaped middle plate penetrating the rotating shaft and an annular outer ring frame having a predetermined weight attached to the outer periphery of the middle plate. That is, a contact rotary wheel that contacts the outer ring frame and a drive motor that rotationally drives the contact rotary wheel to assist the rotation of the torque increasing disk member are provided adjacent to the torque increasing disk member.
  • the outer ring frame of the torque increasing disk member is formed in a gear shape with a tooth row provided on the outer periphery, and the contact rotary wheel is formed in a gear shape that can mesh with the tooth row of the outer ring frame. That is, the outer ring frame is also characterized in that it is made of any material of iron, lead, stainless steel, precast concrete, or pottery.
  • a torque increasing disk member for increasing the torque of the rotational power transmitted to the generator is provided, so that the torque of the rotational power from the outside is increased to increase the rotational power. Therefore, the amount of power generation can be improved.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the appearance of a power generation apparatus. It is a side view which shows the internal structure of the power generation apparatus which is the 1st Embodiment example of this invention. It is a front view of the disk member for torque increase of FIG.
  • the power generation device 10 includes a housing 11 and a pedestal 12 that supports the housing 11, and the generator 13 is inside the housing 11. Is provided.
  • a generator 13 driven by rotational power from the outside and a torque increasing disk member 14 for increasing the torque of the rotational power transmitted to the generator 13
  • the pedestal 12 of the housing 11 is provided with a storage battery 15 capable of storing electricity generated by the generator 13.
  • the generator 13 is provided with a power transmission line 16 capable of transmitting a part of the generated electricity to the storage battery 15 and transmitting the rest to the outside.
  • the torque increasing disk member 14 is attached to the disk-shaped middle plate 17 which is passed through the rotating shaft 13a connected to the generator 13 so as to be fitted to the outer periphery of the middle plate 17. Further, it is composed of a material having a large specific gravity, for example, an annular outer ring frame 18 formed of iron so as to be heavier than the middle plate 17.
  • a rotation speed increaser 13b that amplifies the rotation speed of the rotation shaft 13a is attached between the torque increasing disk member 14 and the generator 13 of the rotation shaft 13a.
  • a tooth row 18a is provided on the outer periphery of the outer ring frame 18 so that the outer ring frame 18 functions as a gear, and a gear-like contact rotation that contacts the outer ring frame 18 and meshes with the tooth row 18a.
  • a wheel 19 and a drive motor 20 that rotationally drives the contact rotary wheel 19 to assist the rotation of the torque increasing disk member 14 are adjacent to the torque increasing disk member 14.
  • the drive motor 20 is connected to the storage battery 15 and is configured to be usable as a supplementary power source at the time of initial operation and maintenance / inspection of the drive motor 20.
  • the housing 11 is provided with a hole portion 11a, and a transmission shaft 21 for transmitting rotational power from a power source (not shown) such as a turbine provided externally is inserted in the hole portion 11a.
  • a power source not shown
  • a gear-shaped transmission ring 22 that comes into contact with the outer ring frame 18 of the torque increasing disk member 14 and meshes with the dentition 18a is provided.
  • the torque increasing disk member 14 rotates via the transmission wheel 22, so that the torque is increased by the torque increasing disk member 14.
  • the rotary shaft 13a rotates, the rotary speed is amplified by the rotary speed increaser 13b, and the generator 13 is driven.
  • how much the torque is increased by the torque increasing disk member 14 is determined by the size and weight of the torque increasing disk member 14.
  • ⁇ 3m 3327.615kgf ⁇ m increases, which also increases the amount of power generation.
  • the actual amount of power generation is obtained by subtracting the power required to drive the drive motor 20, but the amount of power subtracted is small compared to the increased amount of power generation.
  • the torque increasing disk member 14 for increasing the torque of the rotational power transmitted to the generator 13 is provided from the outside. Since the torque of the rotational power can be increased to obtain a larger rotational power, the amount of power generation can be improved.
  • the drive motor 20 is provided and the rotation of the torque increasing disk member 14 can be assisted via the contact rotary wheel 19, the rotation of the torque increasing disk member 14 can be further stabilized to stabilize the power generation.
  • the torque can be further improved, and the efficiency of power generation can be improved by reducing the load required for the rotational start due to the increase in the moment of inertia.
  • the dentition 18a is provided on the outer periphery of the outer ring frame 18 of the torque increasing disk member 14, so that the power generation efficiency is further improved. Can be made to.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention.
  • the outer ring frame of the torque increasing disk member is made of iron, but other materials may be used as long as sufficient weight and strength can be secured, and lead, stainless steel, and precast. It may be formed of a material such as concrete or pottery.
  • 10 power generation device, 11 ... housing, 11a ... hole, 12 ... pedestal, 13 ... generator, 13a ... rotary shaft, 13b ... rotary speed increaser, 14 ... torque increasing disk member, 15 ... storage battery, 16 ... Transmission line, 17 ... middle plate, 18 ... outer ring frame, 18a ... tooth row, 19 ... contact rotary wheel, 20 ... drive motor, 21 ... transmission shaft, 22 ... transmission wheel

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Abstract

発電機に伝達される回転動力を安定させて発電量や発電の安定性を向上できる発電装置であって、発電装置１０は、外部のタービンから伝達される回転動力により発電する発電機１３を備え、発電機１３には、タービンから伝達される回転動力のトルクを増大させるトルク増大用円盤部材１４が設けられている。トルク増大用円盤部材１４は、回転軸１３ａに通貫された円盤状の中板１７と、中板１７の外周に取り付けられた、所定の重量を有する環状の外輪枠１８とによって構成されている。

Description

発電装置
　本発明は、発電装置に関し、詳しくは、タービンから伝達される回転動力のトルクを増大させる円盤部材が取り付けられた発電装置に関する。
　発電装置の分野において、本発明者は、以前に、集風手段となる風洞塔によって風を引き込んで集約し、集約した風を地下施設に吹き込んでタービンを駆動させることで発電を行える、風向きに依らず弱風でも効率よく利用可能な風力発電装置を提案している（特許文献１参照。）。
特許第４９０３８１４号公報
　しかしながら、上記の発電装置では、吹き込む風の強さが一定しないことからタービンの回転が安定したものにならず、発電する電気の電圧が安定しない場合があった。
　そこで本発明は、発電機に伝達される回転動力を安定させて発電量や発電の安定性を向上できる発電装置を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するため、本発明のハンマー発電機は、外部の動力源から回転軸を介して伝達される回転動力により発電する発電機を備え、前記発電機には、前記動力源から伝達される回転動力のトルクを増大させるトルク増大用円盤部材が設けられていることを特徴としている。
　また、前記トルク増大用円盤部材は、前記回転軸に通貫された円盤状の中板と、該中板の外周に取り付けられた、所定の重量を有する環状の外輪枠とによって構成されていること、前記外輪枠に接触する接触回転輪と、該接触回転輪を回転駆動してトルク増大用円盤部材の回転を補助する駆動モーターとが前記トルク増大用円盤部材に隣設されていること、前記トルク増大用円盤部材の外輪枠は、外周に歯列が設けられて歯車状に形成されており、前記接触回転輪は、前記外輪枠の歯列と噛合可能な歯車状に形成されていること、前記外輪枠は、鉄、鉛、ステンレス、プレキャストコンクリート、又は陶器のいずれかの素材によって形成されていることも特徴としている。
　本発明の発電装置によれば、発電機に伝達される回転動力のトルクを増大させるトルク増大用円盤部材が設けられていることにより、外部からの回転動力のトルクを増大させてより大きな回転動力を得ることができるので、発電量を向上させることができる。
　また、トルク増大用円盤部材の分だけ慣性モーメントも増大することから、発電機を駆動する回転動力が変動しにくくなり、発電する電気の電圧が一定になるので、発電の安定性を向上させることができる。
発電装置の外観を示す斜視図である。 本発明の第１形態例である発電装置の内部構成を示す側面図である。 図２のトルク増大用円盤部材の正面図である。
　図１に示されるように、本発明の第１形態例である発電装置１０は、筐体１１と、筐体１１を支持する台座１２とを備えており、筐体１１の内部に発電機１３が設けられたものである。
　図２に示されるように、筐体１１の内部には、外部からの回転動力によって駆動される発電機１３と、発電機１３に伝達される回転動力のトルクを増大させるトルク増大用円盤部材１４とが設けられており、筐体１１の台座１２には、発電機１３によって発電された電気を蓄電可能な蓄電池１５が設けられている。また、発電機１３には、発電した電気の一部を蓄電池１５に入電しつつ、残りを外部に送電可能な送電線１６が配設されている。
　図３に示されるように、トルク増大用円盤部材１４は、発電機１３に接続された回転軸１３ａに通貫された円盤状の中板１７と、中板１７の外周にはめ込むように取り付けられた、比重が大きい素材、例えば、鉄によって中板１７よりも重くなるように形成された環状の外輪枠１８とによって構成されている。
　回転軸１３ａの、トルク増大用円盤部材１４と発電機１３との間には、回転軸１３ａの回転速度を増幅させる回転増速機１３ｂが取り付けられている。
また、外輪枠１８の外周には、歯列１８ａが設けられて外輪枠１８が歯車として機能するように形成されており、外輪枠１８に接触して歯列１８ａと噛合する歯車状の接触回転輪１９と、接触回転輪１９を回転駆動してトルク増大用円盤部材１４の回転を補助する駆動モーター２０とが、トルク増大用円盤部材１４に隣設されている。
　駆動モーター２０は、蓄電池１５に接続されており、駆動モーター２０の初動時及び保守点検時の補充電源として使用可能に構成されている。
　また、筐体１１には、孔部１１ａが設けられており、孔部１１ａには、外部に設けられたタービン等の動力源（図示せず）からの回転動力を伝達する伝動シャフト２１が挿入されている。伝動シャフト２１の端部には、トルク増大用円盤部材１４の外輪枠１８に接触して歯列１８ａと噛合する歯車状の伝動輪２２が設けられている。
　したがって、発電装置１０に外部の動力源から伝動シャフト２１を通じて回転動力が伝達されると、伝動輪２２を介してトルク増大用円盤部材１４が回転するので、トルク増大用円盤部材１４によってトルクが増大した状態で回転軸１３ａが回転し、回転増速機１３ｂによって回転速度が増幅されて発電機１３が駆動する。
　このとき、トルク増大用円盤部材１４の回転は、駆動モーター２０による接触回転輪１９の回転によって、一定に保たれるように補助される。
　ここで、トルク増大用円盤部材１４によってどの程度トルクが増大するかは、トルク増大用円盤部材１４の大きさ・重さによって決定される。例えば、トルク増大用円盤部材１４の外輪枠１８を、半径ｒ＝３ｍ、幅ｄ＝０．１５ｍ、厚みｈ＝０．０５ｍとなるように設計した場合、その質量Ｍは、Ｍ≒２πｒｄｈ×（鉄比重）＝２π×３ｍ×０．１５ｍ×０．０５ｍ×７．８５×１０００ｋｇ／ｍ３＝１１０９．２０５ｋｇ、したがって、発電機１３に伝達される回転動力のトルクＴ＝Ｍｇｒは、１１０９．２０５ｋｇｆ×３ｍ＝３３２７．６１５ｋｇｆ・ｍ増加し、これにより発電量も増加する。
　なお、実際の発電量は、駆動モーター２０の駆動に必要な電力が差し引かれたものになるが、増大する発電量に比すると差し引かれる電力は少なくて済む。
　このように、本発明の第１形態例である発電装置１０によれば、発電機１３に伝達される回転動力のトルクを増大させるトルク増大用円盤部材１４が設けられていることにより、外部からの回転動力のトルクを増大させてより大きな回転動力を得ることができるので、発電量を向上させることができる。
　また、トルク増大用円盤部材１４の分だけ慣性モーメントも増大することから、発電機１３を駆動する回転動力が変動しにくくなり、発電する電気の電圧が一定になるので、発電の安定性を向上させることができる。
　また、駆動モーター２０が設けられ、接触回転輪１９を介してトルク増大用円盤部材１４の回転を補助可能であることから、トルク増大用円盤部材１４の回転をより安定させることで、発電の安定性をより向上させることができ、慣性モーメントの増大に伴う回転始動に必要な負荷を軽減することで、発電の効率性を向上させることができる。
　さらに、トルク増大用円盤部材１４の外輪枠１８の外周に歯列１８ａが設けられていることにより、外部からの回転動力をトルク増大用円盤部材１４に確実に伝達できるので、発電効率をより向上させることができる。
　なお、本発明は、以上の形態例に限定されることなく、発明の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、本形態例では、トルク増大用円盤部材の外輪枠は、鉄を素材としているが、十分な重量と強度とを確保可能であれば他の素材を用いてもよく、鉛、ステンレス、プレキャストコンクリート、又は、陶器などの素材によって形成してもよい。
　１０…発電装置、１１…筐体、１１ａ…孔部、１２…台座、１３…発電機、１３ａ…回転軸、１３ｂ…回転増速機、１４…トルク増大用円盤部材、１５…蓄電池、１６…送電線、１７…中板、１８…外輪枠、１８ａ…歯列、１９…接触回転輪、２０…駆動モーター、２１…伝動シャフト、２２…伝動輪

Claims (5)

  1. 　外部の動力源から回転軸を介して伝達される回転動力により発電する発電機を備え、
    　前記発電機には、前記動力源から伝達される回転動力のトルクを増大させるトルク増大用円盤部材が設けられていることを特徴とする発電装置。
  2. 　前記トルク増大用円盤部材は、前記回転軸に通貫された円盤状の中板と、該中板の外周に取り付けられた、所定の重量を有する環状の外輪枠とによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
  3. 　前記外輪枠に接触する接触回転輪と、該接触回転輪を回転駆動してトルク増大用円盤部材の回転を補助する駆動モーターとが前記トルク増大用円盤部材に隣設されていることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
  4. 　前記トルク増大用円盤部材の外輪枠は、外周に歯列が設けられて歯車状に形成されており、前記接触回転輪は、前記外輪枠の歯列と噛合可能な歯車状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の発電装置。
  5. 　前記外輪枠は、鉄、鉛、ステンレス、プレキャストコンクリート、又は陶器のいずれかの素材によって形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の発電装置。
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