(57)【要約】【課題】フライホイールを有効に利用したコンパクトな発電機を備えた新規なディーゼルエンジンの提供を課題とする。【解決手段】クランクシャフト１０の一端にフライホイール３０を取り付けるようにしたディーゼルエンジン１であって、前記フライホイール３０の外周部に複数の磁石５０を一定の間隔で配置すると共に該磁石５０に対向して配置されるステータコイル６０を前記フライホイール３０のケースであるフライホイールケース４０に設けてなる発電機を備えている。【選択図】      図１
2015061360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの一端にフライホイールを取り付けるようにしたディーゼルエンジンであって、前記フライホイールの外周部に複数の磁石を一定の間隔で配置すると共に該磁石に対向して配置されるステータコイルをフライホイールのケースであるフライホイールケースに設けてなる発電機を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
磁石は、フライホイールの外周部において外向きに突出するリング状鍔部の向心面に配置し、ステータコイルは、前記フライホイールよりも外側に位置するフライホイールケースの先端部に着脱可能に取り付けられるステータ取付用板に対して、そのステータ取付用板の中央部から内向きに突出するリング状厚肉マウント部の遠心面に配置してあることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項３】
磁石は、フライホイールの外周部において内向きに突出するリング状鍔部の向心面に配置し、ステータコイルは、前記フライホイールよりも内側にあるフライホイールケースの基端部の中央から外向きに突出するリング状厚肉マウント部の遠心面に配置してあることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項４】
ステータコイルは、フライホイールケースに固定する代りに、クランクケースに直接固定する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項５】
オルタネータ及びクランクシャフトからオルタネータへ駆動力を伝達するための伝達ベルトを含む伝達手段を構成しないことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは、シリンダー内の空気をピストンの動きで高圧、例えば圧縮比２０前後に圧縮し、圧縮熱により高温となったシリンダー内の空気にディーゼル燃料（軽油）を噴霧し、燃料粒子の自己着火により燃焼・爆発を生じせしめ、その爆発圧力でピストンを押し下げ、その運動エネルギーをコンロッド経由でクランクシャフトの回転エネルギーに変換するエンジンである。
従って、ディーゼルエンジンでは燃料への点火に電気火花を必要としないので、電気系統は必ずしも必要としない。しかしディーゼルエンジンでも、クランクシャフトからベルトで駆動されるオルタネータ（交流発電機）が装備され、エンジンの運転により発電した交流電力を直流に変換してバッテリーの充電に用いて、スタータモータの電源、並びにエンジン搭載機器の電気機器への供給に用いられている。
そして、近年は燃費が経済的であるディーゼルエンジンの用途が拡大したことから、ディーゼルエンジンにも厳格な排ガス規制が導入されつつある。
このため、ディーゼルエンジンの負荷条件や運転環境に応じて燃料供給量や燃料噴射時期をＥＣＵ等の電子装置を用いて精密にコントロールする必要性が生じてきており、そのため十分な電力を供給するための発電装置がディーゼルエンジンにも必須のものとなってきている。
【０００３】
特許文献１には、エンジンのクランクシャフト（２）の一端部に装着した複数のフライホイール（１６、１７）に磁石（２７、２８）を設け、対向するコイル（３１、３２）をエンジンの固定部（２、２９）に設けた発電機が開示されている。
特許文献２には、クランク軸（１４）に取り付けられたフライホイール（１１）の外側にロータ（１３）を設け、フライホイール（１１）のハウジング（９）にステータ（１２）を設けたエンジン発電機が開示されている。
特許文献３には、クランクシャフト（２０）に固定されたフライホイール（３０）に磁石からなる回転子（４０）を設け、オイルシール（２４）又はそのハウジング（２６）にコイルからなる固定子（４４）を設けたエンジン用発電機が開示されている。
特許文献４には、第１のフライホイール（８１）に永久磁石（８１Ｃ）を設け、逆回転する第２のフライホイール（８２）にコイル（８２Ｂ）が設けられたエンジンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４６５０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３８２１４号公報
【特許文献３】特開２００５−２０９０８号公報
【特許文献４】特開２０１２−２０６６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１、３、４の技術は、何れもフライホイールを利用した発電システムを開示するものであるが、ガソリンエンジンを前提とする技術である。また特許文献２の技術は、ディーゼルエンジンにも適用可能なコージェネレータ用のエンジンを前提とした発電機を開示するものであるが、フライホイール（１１）の外側にロータ（１３）とステータ（１２）を配置する構成であるため、装置が全体として嵩高くなる問題があった。
【０００６】
そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、フライホイールを有効に利用したコンパクトな発電機を備えた新規なディーゼルエンジンの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明のディーゼルエンジンは、クランクシャフトの一端にフライホイールを取り付けるようにしたディーゼルエンジンであって、前記フライホイールの外周部に複数の磁石を一定の間隔で配置すると共に該磁石に対向して配置されるステータコイルを前記フライホイールのケースであるフライホイールケースに設けてなる発電機を備えたことを第１の特徴としている。
また本発明のディーゼルエンジンは、上記第１の特徴に加えて、磁石は、フライホイールの外周部において外向きに突出するリング状鍔部の向心面に配置し、ステータコイルは、前記フライホイールよりも外側に位置するフライホイールケースの先端部に着脱可能に取り付けられるステータ取付用板に対して、そのステータ取付用板の中央部から内向きに突出するリング状厚肉マウント部の遠心面に配置してあることを第２の特徴としている。
また本発明のディーゼルエンジンは、上記第１の特徴に加えて、磁石は、フライホイールの外周部において内向きに突出するリング状鍔部の向心面に配置し、ステータコイルは、前記フライホイールよりも内側にあるフライホイールケースの基端部の中央から外向きに突出するリング状厚肉マウント部の遠心面に配置してあることを第３の特徴としている。
また本発明のディーゼルエンジンは、上記第１の特徴に加えて、ステータコイルは、フライホイールケースに固定する代りに、クランクケースに直接固定する構成としたことを第４の特徴としている。
また本発明のディーゼルエンジンは、上記第１〜第４の何れかの特徴に加えて、オルタネータ及びクランクシャフトからオルタネータへ駆動力を伝達するための伝達ベルトを含む伝達手段を構成しないことを第５の特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載のディーゼルエンジンによれば、ディーゼルエンジンのクランクシャフトの一端に取り付けたフライホイールを利用して、その外周部に複数の磁石を配置すると共に該磁石に対向して配置されるステータコイルをフライホイールのケースに固定してなる発電機を備えるようにしたので、
フライホイールの回転に伴って容易に且つ十分な電力量の発電を行うことができる。よって、ディーゼルエンジンの負荷条件や運転環境に応じた燃料供給量、或いは燃料噴射時期等のコントロールを精密に行うのに必要な電子装置を搭載して運転させるのに十分な電力量を供給することが可能となる。
既存のフライホイールを使用して、その外周部に磁石を配置し、また既存のフライホイールのケースを使用して、そこにステータコイルを固定することで、発電機とすることができるので、既存のディーゼルエンジンをそのまま利用して簡単な構造、低コストで発電システムを構築することができる。
請求項２に記載のディーゼルエンジンによれば、上記請求項１の構成による作用効果に加えて、磁石は、フライホイールの外周部において外向きに突出するリング状鍔部の向心面に配置し、ステータコイルは、前記フライホイールよりも外側に位置するフライホイールケースの先端部に着脱可能に取り付けられるステータ取付用板に対して、そのステータ取付用板の中央部から内向きに突出するリング状厚肉マウント部の遠心面に配置してあるので、
フライホイールやフライホイールケースを利用して、磁石を配置したフライホイールをクランクシャフトに取り付け、ステータコイルを配置したステータ取付用板をフライホイールケースの一部として取り付けることで、実際上もごく簡単に、且つ低コストで発電機を組立てて構成することができる。
特に請求項２に記載の構成によるディーゼルエンジンによれば、補修、点検等に際しては、ステータ取付用板をフライホイールケースから取り外すだけで、フライホイールそのものを何ら取り外すことなく、ごく簡単にステータコイルの点検、交換を行うことができるメリットがある。
【０００９】
請求項３に記載のディーゼルエンジンによれば、上記請求項１の構成による作用効果に加えて、磁石は、フライホイールの外周部において内向きに突出するリング状鍔部の向心面に配置し、ステータコイルは、前記フライホイールよりも内側にあるフライホイールケースの基端部の中央から外向きに突出するリング状厚肉マウント部の遠心面に配置してあるので、
上記請求項１や請求項２の場合と同様に、簡単な構造、低コストでの発電システムを構築することができる。
加えて、ステータコイルがフライホイールよりも内側に配置される構成となることで、フライホイールやフライホイールケースの嵩を増大させることなく、コンパクトな状態で発電機の構成を導入することができる。
請求項４に記載のディーゼルエンジンによれば、上記請求項１の構成による作用効果に加えて、ステータコイルは、フライホイールケースに固定する代りに、クランクケースに直接固定する構成としたので、
ステータコイルの取付先がより堅固で安定したクランクケースとなり、ステータコイルをより安定した状態で良好な発電を行うことができる。
請求項５に記載のディーゼルエンジンによれば、上記請求項１〜４の何れかの構成による作用効果に加えて、オルタネータ及びクランクシャフトからオルタネータへ駆動力を伝達するための伝達ベルトを含む伝達手段を構成しないので、
ディーゼルエンジンの十分なる軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るディーゼルエンジンの側面図で、フライホイールが配置されている部分を断面で示した面である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るディーゼルエンジンの正面図で、羽根を二点鎖線で示す。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るディーゼルエンジンの側面図で、フライホイールが配置されている部分を断面で示した図である。
【図４】従来のディーゼルエンジンの例を示す全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、各図面を参照して、本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は特許請求の範囲に記載の本発明を限定するものではない。
【００１２】
先ず図１、２に示す第１の実施形態に係るディーゼルエンジン１は、水冷直列３気筒のエンジンである。シリンダー内の空気をピストンの動きで高圧（圧縮比２０前後）に圧縮し、この圧縮により高温となったシリンダー内の空気に燃料（軽油）を霧状に噴射し、燃焼粒子の自己着火により、燃焼・爆発を起させ、その爆発力でピストンを押し下げ、その運動エネルギーをクランクシャフト１０の回転エネルギーに変換する。
クランクシャフト１０の末端は、クランクケース２０から該ケース２０外に突出しており、この末端にフライホイール３０が固定手段、例えばボルト７１で着脱可能に取り付けられている。
【００１３】
前記フライホイール３０は、クランクケース２０から外に突出したクランクシャフト１０の末端において、固定手段、例えばボルト７１で着脱可能に固定されている。
フライホイール３０は、その中央部（中心部）に構成されるキャップ状の突出受け部３２と外周部に設けられた鍔部３１を除いて、全体がフライホイールケース４０の基端側の壁面に近接して配置されるように、いわゆる内向きに凹んだ状態に構成されている。このように構成することで、フライホイール３０がクランクシャフト１０の末端から、更に外向きに出っ張って、嵩張るといったことが無いように工夫している。
ここで、「内向き」とは、クランクシャフト１０の回転軸心における基端方向（図１上において右方向）を意味する。また「外向き」とは、「内向き」の反対で、クランクシャフト１０の回転軸心における末端方向（図１上において左方向）を意味する。
フライホイール３０は、前記突出受け部３２でクランクシャフト１０の末端に嵌まり込み、固定手段、例えばボルト７１で着脱可能に固定される。
【００１４】
前記鍔部３１は、フライホイール３０の外周部から外向きに突出したリング状の外向き鍔部３１を形成している。ここで、「外向き」とは、上述した通りである。
そして前記フライホイール３０の外周部のリング状の鍔部３１における向心面、即ち回転軸心に向き合った面に、複数の磁石５０を一定の間隔で配置して固定している。よってこの磁石５０は、フライホイール３０の回転と共にその回転軸心の周りを回転する。
なお前記磁石５０は、具体的には永久磁石とするが、電磁石でも可能である。
【００１５】
前記フライホイールケース４０は、その基端部の（図３上において右側）平面部でクランクケース２０に対して着脱可能に固定される。
フライホイールケース４０の先端部（図３上において左側）には、ステータコイル６０を取り付けるためのステータ取付用板４１を配置する。このステータ取付用板４１は、固定手段、例えばボルト７２によって、フライホイールケース４０に着脱可能に固定される。
前記ステータ取付用板４１には、その中央に、ステータコイル６０を取り付けるためのリング状厚肉マウント部４２を形成している。
ステータコイル６０はそのコア部６１を、ステータ取付用板４１のリング状厚肉マウント部４２に、固定手段、例えばボルト７３で着脱可能に固定して取り付けてある。
前記ステータコイル６０は、前記磁石５０よりも小径側（小半径側）に配置すると共に、磁石５０と対向するように配する。
上記ステータコイル６０とその周りを回転する磁石５０とで発電機が構成される。
【００１６】
フライホイール３０、フライホイールケース４０、磁石５０、ステータコイル６０等の組立ては、例えば次のようにして行うことができる。
先ずフライホイールケース４０を、その基端部の平面部でクランクケース２０に取り付ける。次に、予め磁石５０を取り付けたフライホイール３０をクランクシャフト１０の末端にボルト７１等で着脱可能に固定する。次に予めステータコイル６０を取り付けたステータ取付用板４１をフライホイールケース４０に取り付ける。
【００１７】
第１実施形態に係るディーゼルエンジンによれば、前記磁石５０をフライホイール３０の外周部の鍔部３１の向心面に配し、且つ前記ステータコイル６０を前記磁石５０よりも更に小径側に配する構成とすることで、フライホイール３０とフライホイールケース４０とを用いて、発電機を十分省スペースで、コンパクトに構成することができる。
加えて、磁石５０とステータコイル６０とは、前記クランクシャフト１０やクランクケース２０のようなエンジンの主用部材に取り付けるのではなく、取り外しが可能なフライホイール３０及びフライホイールケース４０に配置して取り付けるようにしているので、既存のディーゼルエンジンに対しても、後からでも難なく追加して取り付け、設備することができるメリットがある。
そしてこれら発電機の取り付けは、磁石５０を固定したフライホイール３０をクランクシャフト１０の末端に着脱自在に固定し、次にステータコイル６０を着脱可能に配置したフライホイールケース４０をクランクケース２０に着脱可能に固定するだけでよく、ごく簡単に取り付けを完成することができる。勿論、発電機の修繕、メンテナンスも、ディーゼルエンジンの本体に手をつけることなく、簡単に行うことができる。
特に、第１の実施形態に係るディーゼルエンジンによれば、ステータ取付用板４１をフライホイールケース４０から取り外すだけで、フライホイール３０を何ら取り外すことなく、ステータコイル６０の点検、交換を行うことができるメリットがある。
【００１８】
図３に本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジン２を示す。このディーゼルエンジン２は、図１に示す第１実施形態に係るディーゼルエンジン１と同様に、水冷直列３気筒のエンジンである。シリンダー内の空気をピストンの動きで高圧（圧縮比２０前後）に圧縮し、この圧縮により高温となったシリンダー内の空気に燃料（軽油）を霧状に噴射し、燃焼粒子の自己着火により、燃焼・爆発を起させ、その爆発力でピストンを押し下げ、その運動エネルギーをクランクシャフト１０の回転エネルギーに変換する。
【００１９】
第２実施形態に係るディーゼルエンジン２では、フライホイール１３０、フライホイールケース１４０、磁石１５０、ステータコイル１６０の構成や配置が上記の第１実施形態と異なる。
前記フライホイール１３０には、その外周部から内向きに突出したリング状の内向き鍔部１３１を形成している。ここで、「内向き」とは、クランクシャフト１０の回転軸心における基端方向（図３上において右方向）を意味する。
そして前記フライホイール３０の外周部のリング状鍔部１３１の向心面、即ち、回転軸心に向き合った面に、複数の磁石１５０を一定の間隔で配置して固定している。よってこの磁石１５０はフライホイール１３０の回転と共にその回転軸心の周りを回転する。
なお前記磁石１５０は、具体的には永久磁石とするが、電磁石でも可能である。
フライホイール１３０は、その中央部でボルト１７１によってクランクシャフト１０の末端に着脱可能に固定されている。
【００２０】
前記リング状の磁石１５０がフライホイール１３０側に配置されるのに対して、ステータコイル１６０はフライホイールケース１４０側にリング状に固定して配置される。
ステータコイル１６０の位置、配置は、該ステータコイル１６０の回転軸心からの距離（半径）が磁石１５０よりも一定距離だけ小径となる位置として、且つ磁石１５０に対向（対面）した状態に配置される。
前記リング状に配置されるステータコイル１６０は、フライホイールケース１４０に対して着脱可能に固定する構成としている。そしてこのフライホイールケース１４０は、その基端部の平面部で前記クランクケース２０に対して着脱可能に固定する構成としている。
【００２１】
フライホイールケース１４０には、その基端部の中央に、ステータコイル１６０を取り付けるためのリング状厚肉マウント部１４１を形成している。このリング状厚肉マウント部１４１の中心は貫通孔とされており、クランクシャフト１０が貫通する構成とされている。
ステータコイル１６０はそのコア部１６１を、フライホイールケース１４０のリング状厚肉マウント部１４１に、固定手段、例えばボルト１７２で着脱可能に固定して取り付けてある。
上記ステータコイル１６０とその周りを回転する磁石１５０とで発電機が構成される。
【００２２】
前記磁石１５０をフライホイール１３０の外周部の鍔部１３１の向心面に配し、且つ前記ステータコイル１６０をフライホイール１３０よりも内側で、前記磁石１５０よりも更に小径側に配する構成とすることで、フライホイール１３０とフライホイールケース１４０とを用いて、発電機を十分省スペースで、コンパクトに構成することができる。
加えて、磁石１５０とステータコイル１６０とは、前記クランクシャフト１０やクランクケース２０のようなエンジンの主用部材に取り付けるのではなく、取り外しが可能なフライホイール１３０及びフライホイールケース１４０に配置して取り付けるようにしているので、既存のディーゼルエンジンに対しても、後からでも難なく追加して取り付け、設備することができるメリットがある。
そしてこれら発電機の取り付けは、ステータコイル１６０を着脱可能に配備したフライホイールケース１４０を先ずクランクケース２０に着脱可能に固定し、次に磁石１５０を固定したフライホイール１３０をクランクシャフト１０の末端に着脱自在に固定するだけでよく、ごく簡単に取り付けを完成することができる。勿論、発電機の修繕、メンテナンスも、ディーゼルエンジンの本体には何ら手をつけることなく、簡単に行うことができる。
【００２３】
なお、上記第１実施形態及び第２実施形態のディーゼルエンジンにおいては、ステータコイルはフライホイールケースに取り付ける構成としたが、回転される必要のないステータコイルは、クランクシャフトのケースであるクランクケースに取付部材等を介して直接固定して取り付けることも可能である。クランクケースはフライホイールの位置からは比較的近い位置にあることから、このような取り付けも可能である。
【００２４】
図４は従来のディーゼルエンジンの１例を示す斜視図である。従来のディーゼルエンジン３では、オルタネータ３ａが必要であった。しかしながら、本発明のディーゼルエンジンでは、オルタネータそのものが不要となり、またクランクシャフトからオルタネータへ駆動力を伝達するための伝達ベルトを含むオルタネータ用の伝達手段を構成しないので、実質的にディーゼルエンジンの大きな軽量化を図ることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１            ディーゼルエンジン
２            ディーゼルエンジン
３            従来のディーゼルエンジン
１０          クランクシャフト
２０          クランクケース
３０          フライホイール
３１          鍔部
３２          突出受け部
４０          フライホイールケース
４１          ステータ取付用板
４２          リング状厚肉マウント部
５０          磁石
６０          ステータコイル
６１          コア部
７１          ボルト
７２          ボルト
７３          ボルト
１３０        フライホイール
１３１        鍔部
１４０        フライホイールケース
１４１        リング状厚肉マウント部
１５０        磁石
１６０        ステータコイル
１６１        コア部
１７１        ボルト
１７２        ボルト
【図１】
2015061360.tif 000003
【図２】
2015061360.tif 000004
【図３】
2015061360.tif 000005
【図４】
2015061360.tif 000006