(57)【要約】【課題】エネルギーを使用せず新たな発電手段で電力発生を可能とした。入力電力より大なる出力電力を得る交流電源装置を提供する。【解決手段】本交流電源装置はトランスにおける相互誘導作用により２次側に１次側と同相極性電圧と逆相極性電圧が取り出されるがこの極性を巧みに利用しキャパシタの共振作用を活用し負荷がありながら合成電流位相が９０度近傍を保つ回路を構成した。従来負荷ありながら合成電流を９０度にすることは不可能であった。今回前記の様にリアクトルとキャパシタの共振を組み合わせ結果的に負荷ありながら合成電流位相を９０度に保つことが出来る回路を完成させ、入力電力を僅少な値となし入力電力より大なる出力電力を得る。本発明による電力は燃料を不要とし、環境汚染は全く無く埋蔵量は無限である。また地球上、宇宙空間どこでも使用可能である。【選択図】図６
2015089324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相交流電源を入力とし前記単相交流電源と負荷間に、前記負荷に並列接続したキャパシタと、１次巻線を前記単相交流電源と前記負荷間に直列接続した複巻トランスとを配し、前記複巻トランスの２次巻線が前記負荷に並列に接続し、前記キャパシタと前記複巻トランス１次線輪が共振により入力電力より大なる出力電力を得ることを特徴とする交流単相電源装置。
【請求項２】
単相交流電源を入力とし前記単相交流電源と負荷間に、前記負荷に並列接続したキャパシタと、１次巻線を前記単相交流電源と前記負荷間に直列接続した複巻トランスとを配し、前記複巻トランスの２次巻線が前記交流電源と並列に接続し、前記キャパシタと前記複巻トランス１次線輪が直列共振により入力電力より大なる出力電力を得ることを特徴とする交流単相電源装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２の交流単相電源装置と、整流器と、バッテリとを具備し、前記交流単相電源装置の出力から前記整流器で整流し前記バッテリに充電し、前記バッテリの電力をＤＣ／ＡＣ変換した交流電源を入力とすし前記交流単相電源装置の出力のうち前記バッテリに充電する電力を差し引いた電力を任意に使用することを特徴とする発電機。
【請求項４】
請求項１及び請求項２の交流単相電源装置を商用電源の整流したＤＣ電源て駆動し、負荷に電子機器を繋ぎ節電目的に構成することを特徴とする交流単相電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交流電源又はバッテリ等の直流電源から交流電源を得るＤＣ／ＡＣインバータの出力を入力電力とし、この入力電力より大なる出力電力を得る交流単相電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来本発明と同等またはこの種の発明はなかった。提案としては数種認められるも完成したものはない。
本発明は線輪のインダクタンスとキャパシタによる共振作用とトランスの相互誘導作用により「負荷ありながら合成電流が９０度の進み電流になる」ことの発明が基本となる。
従来負荷を接続すると電流位相は電圧位相と同方向に移相し負荷をかけて電流位相が９０度になることは不可能であった。本発明ではこの負荷を接続した状態で９０度又は９０度に接近する回路を発明し目的を達成した。電流位相が９０度であれば電力は零であるが故可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電力は水力、石油、原子力などを燃料とし得られるのが主である。これらエネルギー資源の枯渇はもはや時間の問題であり地球環境にあたえる影響は計り知れない。特に原子力発電は環境悪化、地震災害や不測の事故、使用済み放射物の廃棄等計り知れない危険を孕んでいることは周知である。そこで燃料等一切使用しない全く新たな原理にも基づく電力発生器の提案が待ち望まれていた。
【０００４】
太陽電池、風力発電などはそれが目的のため発展途上であるがまだまだ使用量が微少であり安定かつ充分に電力を負荷に供給することは困難でありまた巨大な蓄電装置の設置など難問がある。本発明はこれらを大きく解決できる要素をもつ提案である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
トランスは１次と２次からなり相互誘導作用により１次に印加された電力が２次に伝達される。当然ながら２次には１次と同相の電流と１８０度位相の異なる逆相の場合の２種が取り出すことができる。この逆相電流と共振作用を巧みに構成して本発明を可能とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の効果について述べる。
従来「もらったエネルギーより多くの仕事は出来ない」と云う極めて単純な言葉からこの種の発明は無かった。
本発明は入力電力より大なる出力電力を得る。その量は入力電力の３倍ないし数倍程度になる。勿論回路の改善により損失を極限に小さくして回路の効率倍数を大きくすることが出来る。
【０００７】
一般にキャパシタはＱが高く損失が少ないがリアクトルには内部損失（鉄損、銅損）があり、それがため損失が大きく本発明の入力電力に対する出力電力の効率を悪化させる。本発明により、入力電力より大なる出力電力を容易に得られる。たとえば効率５倍（５００％）に成ったとすれば１に相当する出力電力を入力電力に還元し動作を継続させ、その差の電力、即ち５−１の４に相当する電気量は外部にて任意に使用できることは理の当然である。
【０００８】
本発明の電力は無公害、無振動、無雑音であることは当然であるが、なによりも特記すべきは石油等の燃料は必要ないので地球環境には極めて有用であることは論議を要しない。また燃料枯渇の心配もない。
本発明の電力はその埋蔵量は無限であり無料と云うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】位相補正トランスＴ２を２線輪簡易化した１実施例図
【図２】図１のＥ１、ｉ１リサージュ図
【図３】図１のＥ１、ｉＬリサージュ図
【図４】図１のベクトル説明図
【図５】電源トタンスＴ１なしで位相補正トランスＴ２が２線輪の１実施例図
【図６】実用性が高い電源トランスＴ１ありＴ２が４線輪の実施例図
【図７】電源トランスＴ１なしＴ２が４線輪の他の実施例図
【図８】第二の実施例図
【図９】図８のＥ１、ｉ１リサージュ図
【図１０】図８のＥ１、ｉ１リサージュ図
【図１１】発電機構成とした１実施例
【図１２】節電を目的とした１実施例
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は従来存在しなかったものであるが電力と云うどこでも必要とするものであるから発電機として利用するのが最良の実施形態である。バッテリの直流電源で交流変換器により交流電源を得る。しかる後本件発明の電源装置にて電力を得てその出力の１部をバッテリに帰還させて運転を継続させ余裕電力は任意の電力として利用できる。家庭用、工場用、そして自動車用等として利用出来る。自動車の動力源に利用すればガソリン等燃料が不要であり、また充電も不要である。
また、「入力電力より大なる出力電力を得る」ので多種にわたる節電が可能であることは云うまでもない。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例１を図１に示す。図１のＤＣ電源１、ＤＣ／ＡＣインバータ２で交流電源を得てＴ１電源トランス３の出力をＴ２位相補正トランス４に導き共振キャパシタ５と同キャパシタ５に並列接続されている負荷６に接続される。本実施例ではＴ２位相補正トランス４のＬ１とＬ３の２線輪式とした簡易実施例である。本実施例はｉＬの測定が容易である。キャパシタ５はその容量とＴ２位相補正トランス４の１次線輪Ｌ１とＴ１電源トランス３の漏洩インダクタンス分の時定数で決定される周波数で直列共振を誘起する。図１のキャパシタ５と負荷６とは並列に接続され、同キャパシタ５と負荷６は図１のＴ２位相補正トランス４の１次線輪Ｌ１とＴ１電源トランス３は直列に接続されている。
【００１２】
図１のＴ２位相補正トランス４の２次線輪Ｌ３は前記キャパシタ５と並列接続の負荷６にさらに並列に接続されている。キャパシタ５は９０度進み電流を流すが注目すべきはＴ２位相補正トランス４の２次線輪Ｌ３の電流ｉＬである。これはキャパシタ電流と負荷電流の加算電流を減じる極性の電流を流す。即ち図１のキャパシタ５の電流ｉＣと負荷６の電流ｉＲの和の電流からｉＬを減じた値が合成電流ｉ１となる。
【００１３】
これはＴ２位相補正トランス４の相互誘導作用により１次線輪に対して２次線輪に逆相電流を発生せることが出来るからである。これにより負荷ありながら図１のｉ１合成電流位相を９０度またはその近傍に収斂することができる現象を発見したことが本発明の基になる。これら電流の位相角を写真並びにベクトル図で説明する。
【００１４】
図４に図１のＥ１，ｉＲ、ｉＣ、ｉＬそして合成電流ｉ１を表すベクトル図を示す。図１の電圧Ｅ１は０度であり図４のＥ１で示す。負荷電流ｉＲはＥ１より若干遅れ電流である。キャパシタ５の電流ｉＣは９０度進み電流となる。ここでｉＲとｉＣの合成をＰ点に求め次にＰ点とＴ２位相補正トランス４の２次電流ｉＬのベクトル和はｉ１で示される。即ちＥ１より９０度進み電流となる。
【００１５】
これらの説明の如く図１の電圧Ｅ１と電流ｉ１の位相は９０度を保持する。電流と電圧の位相が９０度である場合、図１のＡ点を通過する電力Ｐは次式になる。
Ｐ＝Ｅ１×ｉ１×ｃｏｓθ      
θは電圧Ｅ１と電流ｉ１の位相角で、この位相が９０度の場合、電力Ｐは零である。
図２に図１のＥ１とｉ１のリサージュ図を示し位相が９０度であることを示す。
また図３は図１のＥ１とｉＬのリサージュ図である。電圧Ｅ１の９割がＥ２に設定出来るので負荷電力は大きな電力を確保できる。しかし図１のＡ点を通過する電力は零に近いのでＴ２電源トランス３の損失、ＤＣ／ＡＣインバータ２の損失を差し引いて入力電力の５乃至８倍の出力電力を得ることが出来る。
効率は５００％乃至８００％程度になる。これは「エネルギー保存則」に矛盾するも電力発生の新たな手段となり得る。
【００１６】
図１のＡ点通過電力が零であっても負荷６には充分な電圧Ｅ２があるので負荷６には電力が消費される。図１のＴ１電源トランス３について説明する。図１の電源トランス３の２次線輪には９０度進相された電流が流れる。この為Ｔ１より漏洩磁束が発生し易くなり漏洩インダクタンスが形成される。漏洩インダクタンスは電力損失にはならないがこれにより図１のＤＣ／ＡＣインバータ２から供給される電力Ｐ０＝Ｅ０×ｉ０は零にはならず見かけ上の損失が発生する。また図１のＴ１電源トランス３は鉄損、銅損があることは周知である。その為図５に電源トランスを設置せず本発明を構成した１実施例を示す。
【００１７】
図１と図５の動作上の相違点は共振インダクタンス分が電源トランス３がある場合、電源トランスＴ１より取得できるので容易に共振が可能であるがＴ１が無い場合図５のＤＣ／ＡＣインバータ１２の内部インダクタンスを利用しさらに図５の位相補正トランス１４の１次線輪Ｌ１を多く巻き最良のインダクタンスに設定し共振キャパシタ１５と直列共振を誘起させ最良な周波数で共振しなければならない。
本発明はＤＣ／ＡＣインバータ１２から供給する電力の５〜８倍の負荷電力を得ることが出来る。現在のインバータ技術は非常に進歩し効率９５％以上は可能である。以上により「入力電力より大なる出力電力を得る」ことになり本発明の目的が達せられる。供給する電力より負荷Ｒに消費する電力が大きくなるのが特徴である。
【００１８】
図１はＴ２位相補正トランス４を２線輪式に簡易化し説明を理解し易くしたものである。簡易化の最大のメリットは図１の位相補正トランス４の２次電流ｉＬが測定可能となったことである。実用面からは図６のようにＴ２位相補正トランス２４を４線輪で構成した実施例であるが動作原理は図１と同じである。
図６はＤＣ／ＡＣインバータ２２を使用しＴ１電源トランス２３を置きＴ２位相補正トランス２４はＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の４線輪から成っている。Ｌ１とＬ２は同トランス２４の１次線輪でありＬ３とＬ４は２次線輪である。共振キャパシタＣ２５と負荷Ｒ２６は並列に接続されこれがＴ１電源トランス２３に位相補正トランス２４の１次線輪Ｌ１、Ｌ２と直列に接続される。キャパシタＣ２５の容量と位相補正トランス２４の１次線輪Ｌ１，Ｌ２のインダクタンスと電源トランス２３の漏洩インダクタンスにより決定される周波数で直列共振が誘起される。このため図６の電圧Ｅ１と電流ｉ１の位相角が９０度になる。電圧、電流の位相が９０度であれば電力は零であるのは当然である。動作は図１の実施例１と全く同様なので説明を省く。図７は図６から電源トランス２３を設置しないものであるが図７のＴ２位相補正トランス３４のＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の定数が相違するも前述したように図１と同じになる。
【実施例２】
【００１９】
本発明の実施例２について述べる。
図８は本発明の実施例２である。同図はＤＣ電源４１、ＤＣ／ＡＣインバータ４２で交流電源を得て電源トランス４３を経て位相補正トランス４４の１次線輪Ｌ１に導かれ並列接続のキャパシタ４５と負荷４６に接続される。位相補正トランス４４の２次線輪Ｌ３は電源トランス４３の２次に並列に接続されている。位相補正トランス４４の１次線輪Ｌ１を経由して負荷Ｒ４６およびキャパシタＣ４５に電力が伝達される。実施例１の図１と相違するのはＴ２位相補正トランス４４の構成及び電力の給電点である。
【００２０】
ここで電源トランス４３の漏洩インダクタンス並びに位相補正トランス４４の１次線輪であるＬ１のインダクタンスとの和とキャパシタＣ４５の時定数で決まる周波数の直列共振が生じる。位相補正トランス４４の２次線輪Ｌ３は電源トランス４３に並列に接続されている。図８の電源トランス４３と位相補正トランス４４の１次線輪であるＬ１と並列キャパシタＣ４５が直列共振されると図８のｉ１とＥ１の位相は９０度になりそれがため図８のＥ１、ｉ１を通過する電力は小さな値となり出力電圧Ｅ２は直列共振により電圧が上昇して負荷Ｒ４６に充分電力を支給出来る。その値は前記Ｅ１、ｉ１を通過する電力より大である。
【００２１】
この入力電力対出力電力は３乃至５倍程度になる。位相補正トランス４４のＬ１，Ｌ３の各値、キャパシタＣ４５の容量並びに負荷Ｒ４６の値による組合せでより大きい効率が得られる。よって本発明の目的である入力電力より大なる出力電力を取り出すことが可能となる。この時図８のｉ１電流位相の１例を図９に、ｉＬ電流位相は図１０に示す。負荷４６があるにもかかわらず出力電圧Ｅ２は共振作用により充分上昇し負荷４６に電力を供給し得ると同時にｉＣが９０度進み電流でｉＬは９０度近く遅れ電流となるのでその効果のために合成電流ｉ１は９０度寄りの進み電流となる。負荷があっても合成電流ｉ１の位相が９０度から０度方向へ移動するもその量は少量で充分９０度又は９０度寄りの位相を維持し結果的に入力電力より大なる出力電力が得られる。        
【００２２】
ここで入力電力Ｐｉｎは次に表される。
Ｐｉｎ＝Ｅ１  ×  ｉ１  ×  ｃｏｓθ    θはｉ１電流位相角であることは前述した通りである。
効率は３００％乃至５００％程度になる。これは「エネルギー保存則」に矛盾するも電力発生の新たな手段となり得る。図８で説明した実施例２は実施例１と同じく電源トランスを設置しないことも可能でありまた位相補正トランスの４線輪も可能である。この説明は第一方式と同じなので説明を省略する。
【００２３】
実施例１及び実施例２で説明したように効率に差があり実施例１がその効率が高い。
また図１、図６、図８の様にＴ１電源トランス６，２３，４３がある場合、進相効果がありキャパシタＣの電流ｉＣは１２０度程度進相させることが出来る。これは極めて効率に寄与する。
【００２４】
本発明を発電機とした構成を図１１で説明する。
図１１の５１はＤＣ／ＡＣインバータで５２は本発明の主回路でその出力は入力電力の数倍になり負荷５５に接続される。一方主回路５２の出力の一部電力を整流器５３で直流としバッテリ５４に充電する。理解しやすくするため仮に図１１の５２である主回路の効率が５００％で出力が２ＫＷとした場合の各部電力を示す。
Ｐ−１＝４００Ｗ      ＤＣ電力
Ｐ−２＝４００Ｗ      ＡＣ電力
Ｐ−３＝２０００Ｗ    主回路５２の出力電力
Ｐ−４＝４００Ｗ      バッデリ５４に充電するための電力
Ｐ−５＝１６００Ｗ    （Ｐ−３）−（Ｐ−４）負荷５５で消費される電力である。即ち任意に使用出来る電力となる。この場合任意に使用出来る電力は１．６ＫＷになる。
【００２５】
節電を目的とした構成を図１２に示す。
図１２の６１は商用電源で一般には１００Ｖ電源である。６２は整流器で直流に変換し６３はＤＣ／ＡＣインバータで本発明の交流単相電源装置を駆動し電力を得る。この交流単相電源装置の出力電力は当初の商用電源電力より数倍大きいからその分の節電が可能である。負荷は電熱器、電子レンジなど消費電力の大きい機器がよいが種類は特に選ぶことはなく仮に周波数が負荷に対して不都合あれば周波数を変換すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は人類の夢の実現化である。本発明で発生せられる電力は無公害であり地球上どこでも安定して供給出来る電力であり、基本的には電力コストは無料でありその埋蔵量は無限である。したがって産業上の利用可能性は無限にある。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１，２１，３１，４１はＤＣ電源
２、１２，２２，３２，４２，はＤＣ／ＡＣインバータＧ
３、２３，４３電源トランスＴ１
４、１４，２４，３４，４４，は位相補正トランスＴ２
５、１５．２５，３５，４５はキャパシタＣ
６、１６，２６，３６，４６は負荷Ｒ
５１はＤＣ／ＡＣインバータ
５２は本発明の交流単相電源
５３は整流器
５４はバッテリ
５５は負荷
６１は商用電源
６２は整流器
６３はＤＣ／ＡＣインバータ
６４は本発明の電源装置
６５は負荷
Ｌ１は位相補正トランス１次線輪
Ｌ２は位相補正トランス１次線輪
Ｌ３は位相補正トランス２次線輪
Ｌ４は位相補正トランス２次線輪
Ｃはキャパシタ
Ｒは負荷
【図１】
2015089324.tif 000003
【図４】
2015089324.tif 000004
【図５】
2015089324.tif 000005
【図１１】
2015089324.tif 000006
【図１２】
2015089324.tif 000007
【図２】
2015089324.tif 000008
【図３】
2015089324.tif 000009
【図６】
2015089324.tif 000010
【図７】
2015089324.tif 000011
【図８】
2015089324.tif 000012
【図９】
2015089324.tif 000013
【図１０】
2015089324.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月16日(2014.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】位相補正トランスＴ２を２線輪簡易化した１実施例図
【図２】図１のＥ１、ｉ１リサージュ図
【図３】図１のＥ１、ｉＬリサージュ図
【図４】図１のベクトル説明図
【図５】電源トランスＴ１なしで位相補正トランスＴ２が２線輪の１実施例図
【図６】実用性が高い電源トランスＴ１ありＴ２が４線輪の実施例図
【図７】電源トランスＴ１なしＴ２が４線輪の他の実施例図
【図８】第二の実施例図
【図９】図８のＥ１、ｉ１リサージュ図
【図１０】図８のＥ１、ｉＬリサージュ図
【図１１】発電機構成とした１実施例
【図１２】節電を目的とした１実施例
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2015089324.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月10日(2014.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図１のＡ点通過電力が零であっても負荷６には充分な電圧Ｅ２があるので負荷６には電力が消費される。図１のＴ１電源トランス３について説明する。図１の電源トランス３の２次線輪には９０度進相された電流が流れる。この為Ｔ１より漏洩磁束が発生し易くなり発熱をともない損失となる。図１のＴ２位相補正トランス４のＬ３は合成電流ｉ１を軽減するが軽減量が不足の場合、Ｔ１電源トランス３に損失が発生するので図１の電源トランス３の出力と位相補正トランス４との間に並列にインダクター７を配置し合成電流ｉ１の９０度進み電流に対してインダクター７により９０度遅れ電流ｉＬ７を充分流せば図１合成電流ｉ１は少量の９０度電流となり損失は発生しない。本インダクター７は本発明の位相補正トランス４，１４，２４，３４ならびに４４の入力部に並列に配置することにより本発明の効率を向上させることが出来る。
前記の様に図１のＴ１電源トランス３は損失をともなう場合があるので電源トランスＴ１の損失軽減方法の他の実施例として図５に電源トランスを設置せず本発明を構成した１実施例を示す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
１、１１，２１，３１，４１はＤＣ電源
２、１２，２２，３２，４２，はＤＣ／ＡＣインバータＧ
３、２３，４３電源トランスＴ１
４、１４，２４，３４，４４，は位相補正トランスＴ２
５、１５．２５，３５，４５はキャパシタＣ
６、１６，２６，３６，４６は負荷Ｒ
７は９０度遅れ電流を流すインダクター
５１はＤＣ／ＡＣインバータ
５２は本発明の交流単相電源
５３は整流器
５４はバッテリ
５５は負荷
６１は商用電源
６２は整流器
６３はＤＣ／ＡＣインバータ
６４は本発明の電源装置
６５は負荷
Ｌ１は位相補正トランス１次線輪
Ｌ２は位相補正トランス１次線輪
Ｌ３は位相補正トランス２次線輪
Ｌ４は位相補正トランス２次線輪
Ｃはキャパシタ
Ｒは負荷
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015089324.tif 000016