(57)【要約】      （修正有）【課題】蓄電装置を使用しない高効率電力供給装置を提供する。【解決手段】供給される電力の立ち上がりポイントや終了ポイントに別の電源パルス波等をキャパシタの性能特性を利用して同期させる事で電圧調整や電流調整を行う。消費目的の総電力量が不足した場合にパルス駆動による電気エンジンを使用して消費電力の補足発電を行う。目的電圧以上の電力が発生した場合は、制御回路が発電機を停止もしくは解放させる。ＤＣ−ＡＣインバーター回路に変換出力にシンクロさせたパルス波を送電する事で定電回路を経由しなくてもキャパシタパルス統合回路を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧変動の大きい発電装置（太陽光発電や風力発電等、人工的発電）の装置から蓄電層の間に発電中に常に理想的な（基準となる）電圧を保ち、供給電圧をパルス駆動する事で安定させる機能を有する回路（図２）
【請求項２】
電圧調整された各種の発電（給電）装置からの電力は矩形波（パルス的電力）で各部から統合回路に供給されます。従来はＭＰＰＴやＰＷＭ方式で目的の電圧に調整されていましたが、本装置では、供給される電力（パルス波）の立ち上がりポイントや終了ポイントに別の電源パルス波等をキャパシタの性能特性を利用して同期させる事で電圧（Ｖ）調整や電流（Ａ）調整が行える装置（図２、図３）
【請求項３】
従来のバッテリーや充電可能電池の場合、充電適正電圧に調整が必要で電圧変換による損失が多く、ＰＷＭやＭＰＰＴ等による蓄電機側の監視回路が必要であったが、キャパシタに蓄電する場合は、使用するキャパシタが指定する制限電圧以下であれば蓄電が一時的ではあるが可能になり（図２、３）電圧調整回路の必要がない
【請求項４】
本装置では、消費目的の総電力量が不足した場合にパルス駆動による電気エンジン（図５）を使用して消費電力の補足発電を行う。従来のモーター軸が一回転するのに必要な電力をキャパシタに蓄電された電力を毎秒数回のパルス電力として供給する事で発電機を駆動させる事が可能になる。これは、常時電力供給装置（バッテリ等）を必要としないため、キャパシタでの供給範囲内で可能である。
【請求項５】
エアギャップモーター等に代表される発電機は電磁鋼板上のマグネットワイヤーの巻数と一本当たりの太さと磁場の通過スピードで総合的に電圧・電流・周波数が決定される。コイルに発電される電気は交流波で有るが、ブラシ等を使用して切替える事で単体として直流電力も発生させる事が可能であるが、ブラシの摩耗や抵抗がある為、近年ではブラシレスが多く普及している。ここで発電された電力はＡＣの場合、全波整流やブリッジ整流等の整流後に直流出力されるか、３相か単相交流で出力されるが、目的の電圧（蓄電層が指定する適正充電電圧）に達するまではその充電能力が発揮されない。本発明では、生成された電力を本構成が必要とする目的電圧（キャパシタ等の蓄電機指定電圧以下）まで上昇させたパルス波で供給するため（図６）、低回転から目的電圧が生成される。また目的電圧以上の電力が発生した場合は（図３）、制御回路が発電機を停止もしくは解放させる事で無駄な動作を回避できる。
【請求項６】
本装置はバッテリー等の蓄電装置を使用しないのでキャパシタに蓄電された電力は短時間で放電してしまうため、本装置のシステム電圧を確保しなくてはならないが、キャパシタ内の蓄電量が無い場合は、自動的に安定的なＡＣ電源（バッテリー等の既存の蓄電装置からでも可能）（図１）から一時的なシステム始動電力を供給する必要がある。これを自動的に判断する回路（図１、監視システム）を設ける事で可能になる。
【請求項７】
一時的に蓄電されたキャパシタから使用する電力に変換するための装置回路が必要であるがＤＣ−ＡＣインバーター回路に変換出力にシンクロさせたパルス波を送電する事で定電圧回路を経由しなくてもキャパシタパルス統合回路を駆動させる事が可能になる（図１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、今まで出力回路が必要とされていた電力（Ｗ）以下で使用可能であり、安定化電源と称する直流安定化もしくは既存のバッテリー等の電力を電源（ＤＣ）パルス波に変換する事で無駄に捨てられていた電力を適正に変換する事で有効に使用できる装置である。【０００２】電圧変換には抵抗器やＰＷＭ、ＭＰＰＴ等の装置が開発され広く使用されてきました。これらの機器を接続するためには、動作条件としての各機器間の電圧調整が絶対的に必要となります。ＤＣ−ＤＣコンバーター回路を使用した場合は電力不足分時には出力波形の変形が発生し、入力電圧が出力電圧の上限を超えた場合は熱として放出したりして調整を行うために損失が多い事を回避できる【０００３】蓄電装置には、その形式により充電を開始する指定電圧があり、それに適合しない場合は逆流防止回路を組み込まなければ逆に放電をしてしまいます。これらは各種の蓄電装置による充電電圧や充電方法、温度管理等の条件を満たす必要がありダイオード、ＰＷＭ、ＭＰＰＴ回路等が使用されていました。蓄電層が満杯の時はカットオーバーや負荷回路で消滅されるので過剰供給される電力（Ｗ）は無駄になっています。【０００４】過電圧時はカットオーバーによる損失を無くするために、カットオーバー分をアンペアに変換するＭＰＰＴが広く使用されるようになりました。しかし、この回路もバッテリー等の蓄電層に充電量が満杯の時は抵抗負荷で消費させる保護回路が設けられています。この装置は、高効率変換の様ですが、蓄電層が満杯の時の無駄にしている電力は無視できません。【０００５】交流・直流モーター（回転動力）は軸が一回転するために必要な電力は、電磁鋼板にまかれたマグネットワイヤーに通電電力で発生する磁場で吸着・反発を利用しているため、常に一定の電力（Ｗ）が必要とされています。これも、永久磁石を使用して吸着・反発を磁石にさせて、消磁や磁気を強めて回転をさせるのがパルス駆動電気エンジンで使用する永久磁石分の電力が少なくて高効率と言えますが、絶対的な磁力は永久磁石の強さで決定されるため、供給電力で磁力を調整する直流モーター（回転動力）の様に回転数の調節は困難です。また、交流モーター（回転動力）の様に交流のヘルツに対応させた回転動力の様に回転は一定ですが、負荷に応じて流れ込む電流でトルクを出す方法とも異なり、磁力の反発力によるトルク以上は発生できません。しかし、永久磁石を用いたパルス駆動電気エンジンは目的の回転数とトルクが決定していれば同等の直流・交流モーター（回転動力）と比較して省電力の回転動力になります。この効果は、内部に組込まれた永久磁石が減衰するまで使用可能です。【０００６】発電機は、回転数と回転トルクで出力が決定されますが、発電された電力は負荷に応じて必要トルクが比例的に変化します。しかし、直接的に発電機に供給する電力分の負荷をかけるのではなく、供給された回転動力の最大トルク上限内であれば、供給動力能力内の最大発電をさせる事は可能となり、前述のパルス駆動電気エンジンを動力源で発電機を動作させる事で電力を得る事が可能です。【０００７】ＤＣ−ＡＣインバーターはバッテリー等に蓄電された直流電源を交流に変換する装置ですが、使用目的の交流波の周波数に合わせて、ＭＯＳＦＥＴ等に電力を供給して増幅させた矩形波をプラス側とマイナス側を組合せる事で実現させています。生成された交流パルスを発電機と同様な正弦波に変換するため、擬似波（デジタル波）にキャパシタなどを使用して正弦波に変換する回路が組み込まれています。よって一般市販価格も擬似波より正弦波の機器の方が高価なのも事実です。しかし、直接的にキャパシタに蓄積された電力をパルス波で供給する事で、安定化電源を介する回路分の損失を除外できるので、供給する電力（Ｗ）と出力された交流電力（Ｗ）間の回路損失が除去できて高効率になります。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーを一時的に蓄電や変圧し既設の電力会社への供給送電線に売電する装置が一般的ではあるが、その多くの蓄電装置は、バッテリー等の充電可能な電池に蓄電するかパワーコンディショナーを介して行われています。この蓄電装置は機器本体蓄電層の寿命年数や使用回数が決められており定期的な保守が必要になり、設置価格に対する回収率は低く経済的ではない。また、基準となる電圧に満たない場合は、その機能が発揮されず効率が悪い。
【課題を解決するための手段】従来の蓄電装置（バッテリーや充電可能電池等）を使用せず、キャパシタ等の一時（次）蓄電装置を使用すれば製品寿命も長く使用できる。ただし、キャパシタとバッテリー等とは基本的に使用目的が違うため単純比較はできないが、短時間比較すると、同一の大きさ（容量）の蓄電層と比較すれば、キャパシタは約１０００倍以上の大きさが必要となり、現実的ではない。本発明ではキャパシタを有効利用する、（図１）装置において、電力（Ｗ）を電圧（Ｖ）や電流（Ａ）と言う個別の判断で調整するのではなく、電力（Ｗ）として全体を統合的に使用すれば、既存装置では実際には使用されない電力が多く有ります（図４）。この使用されていない電力を総合パルス管理装置（図２）と組合せる事で、従来の蓄電装置と同等前後の大きさのキャパシタで駆動させる事が出来、経済的で環境にも優しい。
【発明の効果】従来の組み合わせでは個々の性能を十分に発揮出来ない。また、無駄に消化していた電力を無駄なく効率的に運用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】既存供給電力もしくは畜電池を稼働の為の基本電力として高出力を得るための構成図
【図２】少発電時の電力をパルス化して動作基準電圧まで上昇させる変換図
【図３】動作基準電圧以上の場合に電圧調整を行い、電流を増幅させる変換図
【図４】動作基準電圧以下の場合に使用されている一般的な変換図
【図５】一般的な電気動力回転子とパルス電気エンジンとの電力の使用比較図。
【図６】発電機の電力出力からパルス制御までの変換過程図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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