(57)【要約】【課題】バッテリーの劣化以外に外部エネルギーを補充することなく、出力側外部機器に電力を供給し続けることのできる高効率であってコンパクトな発電システムを提供する。本発電システムは電気自動車等に利用できる。【解決手段】本発電システム１は電気モータ１１を始動バッテリー１１ａで駆動させる。電気モータ１１のローターシャフトとオイルポンプ１２のドライブシャフトはベルト２１で連動して駆動する。オイルポンプ１２はオイルモータ１３を駆動させる。オイルモータ１３は複数のオルタネータ１４を駆動させて発電する。この発電電力は複数の電気モータ作動用バッテリー１５、１６に蓄電される。この蓄電された電力は交互に使用され、電気モータを駆動させ連続して発電がおこなわれる。この電気モータは出力側外部機器３１をも作動させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータと、
上記電気モータを始動するための始動バッテリーと、
上記電気モータが機械式駆動力伝達手段を介して駆動させるオイルポンプと、
上記オイルポンプにより駆動するオイルモータと、
上記オイルモータが機械式駆動力伝達手段を介して駆動させる複数のオルタネータと、
上記オルタネータにより発電された電力を蓄える複数の電気モータ駆動用バッテリーと、
上記複数の電気モータ駆動用バッテリーの電力を交流電力に変換するためのインバータと、
上記複数の電気モータ駆動用バッテリーの電力を交互に上記電気モータに供給するための切換スイッチと、
上記発電システムを制御するためのコントローラと、
を備えたことを特徴とする発電システム。
【請求項２】
上記機械式駆動力伝達手段はプーリー及びベルトで構成されたものである請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
上記オルタネータは発電量を調整するための発電制御装置を備えたものである請求項１又は請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
上記電気モータは永久磁石形同期モータ又は誘導モータのいずれかである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発電システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発電システムを搭載した電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は発電システムに関する。詳しくは、本願発電システム内において発電される電力は外部エネルギー源を必要とすることなく、継続的に外部に出力が可能である発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電システムは、化石燃料、核燃料、水、風、太陽光などのエネルギーを電気に変換して発電したものである。これらいずれの発電システムも発電システムの外部から得られるエネルギーを利用したものである。従来の発電システムで主流になっている化石燃料をエネルギー源とした発電システムは燃料の枯渇化及び燃焼後の廃棄物が大気を汚染し、温暖化をもたらし地球規模の公害となって全世界において問題となっている。また、核燃料を使用する発電システムは核物質の拡散等の安全性が危惧される。さらに水、風、太陽光などの自然エネルギーを電気に変換する場合は、変換効率が悪く対費用効果が劣っているため今後の技術開発が待たれる状態である。
【０００３】
これら従来の発電システムは一般的に大規模であって、発電システムの建設に多大の費用が費やされる。この建設に必要とされるエネルギーは地球エネルギーを消耗するものであり、発電後の送電にも大きな損失を伴う。近時は燃料電池発電システム等の高効率であって、コンパクトな発電システムも開発されているが、技術的、コスト的課題の未解決な部分があり、まだ一般社会に受け入れられるほどに実用化されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの課題を解決すべく、本願発明者らはバッテリーの劣化以外に外部エネルギーを補充することなく、外部機器に電力を供給し続けることのできる高効率であってコンパクトな発電システムを提供する。本願発明は、照明器具、冷蔵庫、エアコンなどの家庭、事業所あるいは地域ごとの発電用として電力を供給することができると共に、電気自動車に好適に利用できる。すなわち、本願発電システムを自動車に搭載することにより排気ガスを発生することなく、しかも騒音のない電気自動車として利用できる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明は電気モータを始動して、電気モータのローターシャフトの回転を機械伝達手段によりオイルポンプのドライブシャフトに回転を与える。このオイルポンプによって駆動するオイルモータのドライブシャフトとオルタネータのローターシャフトを機械伝達手段で連結し、複数のオルタネータを駆動させて高効率に発電をする。このオルタネータにより発電された電力を複数の電気モータ駆動用バッテリーに充電し、充電されたこれらのバッテリーを交互に使用することにより上述の電気モータを駆動させる。この電気モータがいったん始動を始めるとこの発電システム内を継続的に循環して発電がなされる。この本発電システム内で発電された電力は電気モータを介して出力側外部機器を継続的に作動させることができる。
【０００６】
本願発明は下記のとおりである。
１．電気モータと、
上記電気モータを始動するための始動バッテリーと、
上記電気モータが機械式駆動力伝達手段を介して駆動させるオイルポンプと、
上記オイルポンプによって駆動するオイルモータと、
上記オイルモータが機械式駆動力伝達手段を介して駆動させる複数のオルタネータと、
上記オルタネータにより発電された電力を蓄える複数の電気モータ駆動用バッテリーと、
上記複数の電気モータ駆動用バッテリーの電力を交流電力に変換するためのインバータと、
上記複数の電気モータ駆動用バッテリーの電力を交互に上記電気モータに供給するための切換スイッチと、
上記発電システムを制御するためのコントローラと、
を備えたことを特徴とする発電システム。
２．上記機械式駆動力伝達手段はプーリー及びベルトで構成されたものである発電システム。
３．上記オルタネータは発電量を調整するための発電制御装置を備えた発電システム。
４．上記電気モータは永久磁石形同期モータ又は誘導モータのいずれかである発電システム。
５．本発電システムを搭載した電機自動車。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明の発電システムは、バッテリーの劣化以外に外部エネルギー源を必要とすることなく高効率に発電し、この発電された電力で電気モータを駆動させ、この電気モータでオイルポンプ及びオルタネータを駆動させる。このため発電システム内を継続的に循環して発電がなされる。この発電システムにより発電された電力は照明等の出力側外部機器をも作動させることができる。したがって、従来からある化石燃料等をエネルギー源とする発電システムに比較して安価な電力を得ることができるうえに大気汚染等の公害は発生しない。また、騒音もほとんど発生しない
【０００８】
また、本発電システムに使用する電気モータはプーリー、ベルト等の機械式駆動力伝達手段によってオイルポンプを駆動させるとともに、このオイルポンプで駆動するオイルモータはプーリー、ベルト等の機械式駆動力伝達手段によってオルタネータを駆動させる。この機械式駆動力伝達手段を用いるために高効率の発電が可能となる。
【０００９】
更に、本発電システムはコンパクトであって、一般家庭、事務所、地域ごとの発電に使用できる。また、軽自動車の内部等の狭い場所に設置でき、電気自動車に好適に利用できる。本願に使用するオルタネータは発電制御装置を備えているために過度の電力の発生を防止するため、発電システムの故障が少ない。
【００１０】
また、本システムに使用する電気モータは永久磁石形同期モータ又は誘導モータを使用するため、電気自動車に好適に利用できる。永久磁石形同期モータは効率及び制御装置が簡単であり、一方誘導モータは堅牢性、高速性に優れるためである。
【００１１】
更にまた、本発電システムに接続する出力側外部機器を自動車トランスミッションとして自動車に搭載した場合には、バッテリーが劣化する以外にガソリン等のエネルギーは必要とせず、充電もすることなく長距離の走行が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本願発明の発電システムは高効率で環境に優しい家庭、事業所あるいは地域ごとの発電用として、また、電気自動車用電源として利用される。この発電システムはバッテリーの劣化以外に外部エネルギーが不必要のため環境に優しく且つ安価な電力が得られる。本願発明を実施するための最良の形態を図１に示す概略ブロック図を用いて以下に詳細に説明する。
【００１３】
本願発明の発電システム１に用いる電気モータ１１は始動バッテリー１１ａにより始動させる。この始動バッテリー１１ａの性能は特に制限はないが、通常の自動車エンジンをスタートさせるために使用する１２ボルト、２０アンペアのものを使用することができる。この始動バッテリー１１ａは、図１に示されてないがインバータに接続して交流電力に変換して電気モータ１１を始動させる。この始動バッテリー１１ａは、後述するオルタネータ１４を介して充電することができる。
【００１４】
本発電システム１に使用する電気モータ１１の種類は特に制限されない。交流式のものであっても直流式のものであっても使用することができる。通常は運転効率の良い交流式モータのものを使用する。本発明を実施するための最良の形態として交流式のものを用いて以下説明する。この電気モータ１１は発電機駆動用バッテリー１５，１６からの電力のみで駆動し、外部エネルギー源は必要としない。更に、この電気モータ１１は出力側外部機器１３を継続的に作動させることが可能である。
【００１５】
この電気モータ１１の出力側外部機器１３を自動車のトランスミッションとした場合、この自動車は電気モータ駆動用バッテリー１５，１６からの電力のみで走行し、外部からガソリン等の燃料、充電等は必要なく電気モータ駆動用バッテリー１５，１６が劣化・消耗するまで継続して長距離走行できる。本発電システム１を自動車に搭載して電気モータ１１の出力側外部機器としてミッションに接続した場合には、下り坂時にはこの電気モータ１１はオルタネータ１４を駆動して発電機として働き電力をバッテリー１５、１６又は１１ａに回生する。
【００１６】
本発電システム１が家庭用、事務所用あるいは地域電力供給に使用される場合は、この電気モータ１１は、出力側外部機器１３として照明、冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、パソコン等に電力を供給できる。この場合は、電気モータ駆動用バッテリー１５，１６からインバータ２５を介して電気モータ１１に送電される電力の一部を上記の出力側外部機器１３に供給する。この電力の供給は外部エネルギーを必要とすることなく電気モータ駆動用バッテリー１５，１６が劣化・消耗するまで長時間継続して行うことが出来る。
【００１７】
この電気モータ１１は、自動車に搭載する場合には小型で高効率のものが望まれる。この点を考慮すると永久磁石形同期モータ又は誘導モータのいずれかを使用することが好ましい。永久磁石形同期モータは効率及び制御装置が簡単であり、一方誘導モータは堅牢性、高速性に優れるためである。しかし、これらに限定されるものではなく市販の電気モータを使用することができる。これらの市販の電気モータを使用して、後述の市販のオイルポンプ、オイルモータ、オルタネータ、電気モータ駆動用バッテリーを使用した場合は、自動車を含めた総重量は約１０００ｋｇとすることができ、約９０ｋｍ／ｈで継続して長距離を走行可能である。
【００１８】
始動した電気モータ１１は、機械式の駆動力伝達手段を使用してオイルポンプ１２を駆動する。この機械式駆動力伝達手段とは電気を除外する意味であり、例えば、プーリー及びベルト、又はギヤ等を使用したものをいう。電気モータ１１及びオイルポンプ１２の設置場所の容易さ等を考慮するとプーリー２２及びベルト２１を使用することが好ましい。電気モータ１１のローターシャフトとオイルポンプ１２のドライブシャフトにプーリー２２を取り付けてこのプーリーをベルト２１で接続して電気モータ１１のローターシャフトの回転をオイルポンプ１２のドライブシャフトに伝える。このオイルポンプ１２を駆動するために上述の機械式駆動力伝達手段を使わずに電動モータを装着したオイルポンプを使用して電気モータ１１から送電される電力により駆動させる場合は、駆動力の伝達効率が悪く、本願発電システムを構成することはできない。
【００１９】
上述のごとく電気モータ１１のローターシャフトの回転を機械伝達手段によりオイルポンプのドライブシャフトに回転を与える。この電気モータ１１に連動して駆動するオイルポンプ１２は、オイルタンク２３のオイルを高圧でオイルモータ１３に送ってオイルモータ１３のドライブシャフト回転させる。このドライブシャフトとオルタネータのローターシャフトとを機械式駆動力伝達手段を用いて連動させる。この機械式駆動力伝達手段は電動モータ１１の記載がそのまま適用できる。このこのオイルポンプ１２及びオイルモータ１３の種類、形式、能力等は特に限定されることなく、フォークリフト、車架装用ユニッククレーン等に使用される市販のものが使用できる。
【００２０】
オルタネータの種類及び容量は特に制限されない。市販されている自動車用のオルタネータを使用することができる。オルタネータは交流発電機と、発生した交流電力を直流電力に変換するシリコンダイオードを用いた半導体整流器整流器によって構成される。オルタネータ内部には整流器が内蔵されており、交流発電機によって発生した交流電力は直流電力に変換され出力される。
【００２１】
このオルタネータは安定した電力を供給するために発電制御装置を備えることが好ましい。この発電制御装置を備えた場合は、適度な発電量に制御され、過度の電力の発生等を防止するために発電システムの故障を少なくすることができる。この発電制御装置はオルタネータのフィールド電流を制御することによりその発電量が制御されて、安定した電力供給がなされている。即ち、過充電気味でバッテリー電圧が高くなるとフィールド電流を遮断して発電量を抑制し、逆にそのバッテリー電圧が低下するとフィールド電流を流して発電量を増やす。
【００２２】
オルタネータ１４で発電された電力は、複数の電気モータ駆動用バッテリーに蓄電される。このバッテリーの容量は特に制限されない。市販されている自動車用の２４ボルトのバッテリーを使用することができる。図には複数の電気モータ駆動用バッテリーとして２個のバッテリー１５、１６が示されているがこれに限定されるものではなく更に多くのバッテリーを備えることが出来る。複数の電気モータ駆動用バッテリーを使用するのは、１のバッテリーで電気モータを駆動させているときに他のバッテリーはオルタネータ１４で発電された電力を充電するためである。
【００２３】
他のバッテリーが所定の時間又は所定の充電がなされたときに切換えスイッチ２４を用いて充電がされたバッテリーに切換えて電気モータ１１を駆動させる。この電気モータ駆動用バッテリーとして高電圧のものが必要である場合は、上述の市販バッテリーを直列に接続して高電圧のものとすることができる。例えば、上記２４ボルトの市販バッテリーを２個直列に接続して４８ボルトして電気モータ駆動用バッテリーとして使用することができる。また、充電量を大きくするために並列に接続して使用することもできる。切換スイッチ２４で切換えて電気モータ１１に使用されるバッテリー１５、１６の電力はインバータ２５により交流に変換される。
【００２４】
このインバータ２５の種類、容量等は特に限定されない。市販のインバータを使用することができる。このインバータ２５で交流に変換された電力は電気モータ１１を駆動させる。上述したように始動バッテリー１１ａで駆動した電気モータ１１は自らが発電した電力で駆動をし続けるとともに出力側外部機器３１を作動させることが出来る。この出力側外部機器３１の例としては自動車のトランスミッション、家庭用電気器具等が挙げられる。
【００２５】
この発電システム１は図１に示されていないがコントローラにより制御される。図２はこの発電システム１のコントローラの制御説明図である。複数の電気モータ駆動用バッテリーは、充電の時間及び／又は充電量に達したことを制御信号により感知したコントローラは、使用すべきバッテリーに切換スイッチによって切換えて回路を閉じる。回路を開にされた使用していないバッテリーは所定時間及び／又は充電量を充電される。電気モータ作動用バッテリーから送られてくる電力はインバータにより電圧、電流が制御されて電気モータに送る。電気モータは、出力側外部機器が自動車のトランスミッションであるときは、力及び速度を制御して出力する。また、出力側外部機器が照明等の電気器具である場合は、電圧、電流を制御して出力する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本願発電システムの概略ブロック図である。
【図２】本願システムのコントローラの制御説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１        発電システム
１１      電気モータ
１１ａ    始動バッテリー
１２      オイルポンプ
１３      オイルモータ
１４      オルタネータ
１５      電気モータ駆動用バッテリー
１６      電気モータ駆動用バッテリー
２１      ベルト
２２      プーリー
２３      オイルタンク
２４      切換スイッチ
２５      インバータ
３１      出力側外部機器
【図１】
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【図２】
2010233378.tif 000004