(57)【要約】      （修正有）【課題】フライホイールを利用した発電装置において、エネルギー損失を少なくし、高効率で発電することが可能なフライホイール発電装置の提供。【解決手段】発電装置１は、フライホイール３と、一対のホイール支持部５と、ホイール軸６と回転伝達機構部７を介して連結されたモータ８と、高速で回転するフライホイール３の回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、発電する発電機と、フライホイール３の回転を発電機に断続自在に伝達可能なクラッチ機構部と、フライホイール３に対して発電機を近接または離間させる発電機移動機構部と、フライホイール３を包含するホイールカバー１２と、ホイールカバー１２のカバー内部空間を減圧下状態にする減圧部とを主に具備する。【選択図】図１
0003140822.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
フライホイールと、
前記フライホイールを回転可能に軸支するホイール軸受を有するホイール支持部と、
前記フライホイールと回転伝達手段を介して連結され、前記フライホイールに回転エネルギーを供給する原動機と、
前記フライホイールの回転エネルギーを変換し、発電可能な発電機と、
前記フライホイール及び前記発電機の間に介設され、前記フライホイールの回転エネルギーを前記発電機に断続自在に伝達可能なクラッチ機構部と、
前記発電機を前記フライホイールに対して近接させたクラッチ連結位置及び離間させたクラッチ解除位置の間で直線的に変位させ、前記クラッチ機構部を介した前記発電機への回転エネルギーの伝達を制御する発電機移動手段と、
前記フライホイールの全体を包含し、外部との空気の流通を遮断した気密状態で収容可能なカバー内部空間を内部に有するホイールカバーと、
前記ホイールカバーの前記カバー内部空間に連通し、前記カバー内部空間を大気圧よりも減圧状態にする減圧手段と
を具備することを特徴とするフライホイール発電装置。
【請求項２】
前記回転伝達手段は、
前記フライホイールのホイール軸に取設され、前記フライホイールと協働して回転するホイール側プーリと、
前記ホイール支持部に回転自在に取設され、各々直径の異なる二つの円盤状の大径プーリ及び小径プーリを積重して形成された多段プーリと、
前記ホイール側プーリ及び前記大径プーリの間に架渡された第一連結ベルトと、
前記小径プーリ及び前記原動機の間に架渡された第二連結ベルトと
を具備し、
前記第一連結ベルト及び前記第二連結ベルトによってＶベルト伝達構造を呈し、前記原動機から前記フライホイールに回転エネルギーを供給することを特徴とする請求項１に記載のフライホイール発電装置。
【請求項３】
前記発電機移動手段は、
前記フライホイールに対して直線的に配設された一対のレール部と、
前記発電機を載架して支持する架台部、及び前記架台部に取設された車輪部を有し、前記レール部の上を直線的に変位可能な架車部と、
一端が固定壁と連結し、レバー操作によって油圧シリンダを伸張させて前記架車部を前記フライホイールに近接させるように押出すジャッキ部と、
前記ジャッキ部の他端及び前記架車部の間に設けられ、前記架車部を前記フライホイールの方向に押出すように付勢する付勢バネ部と
を備え、
前記ジャッキ部の油圧を利用して、前記架車部とともに前記発電機を直線的に変位させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフライホイール発電装置。
【請求項４】
熱によるエネルギー損失を抑制するために設けられ、前記フライホイール、前記原動機、及び前記発電機の少なくともいずれか一つを所定の温度に保持するための温度保持手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のフライホイール発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、フライホイール発電装置に関するものであり、特に、原動機を利用して回転させたフライホイールの回転エネルギーを損失を最小限に抑えて保存するとともに、クラッチ機構部を介して連結した発電機に回転エネルギーを伝達することにより発電させるサイクル発電が可能なフライホイール発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年において、石油資源の枯渇化問題等に対応するために、その対策として種々のエネルギー資源開発が行われ、多額の研究費等がこれらの関連分野に対して分配されている。また、本願出願人は、フライホイールの高いエネルギー伝達効率に着目し、原動機によって供給された回転エネルギーを保存し、当該回転エネルギーを発電のために変換することの可能な発電装置についての技術を開発し、既に特許出願を行っている（特許文献１参照）。
【０００３】
この発電装置に利用される技術は、フライホイール、原動機（モータ）、発電機、及びクラッチ機構を主たる構成として有し、原動機によって回転エネルギーが与えられ、高速の回転を継続するフライホイールと発電機とをクラッチ機構を介して連結することにより、回転エネルギーを発電機にロスなく伝達し、高効率で発電機によって回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、発電を可能とするものである。
【０００４】
さらに、その手順について、具体的に説明すると、発電機との連結をクラッチ機構によって解除した状態のフライホイールに対し、連結ベルトを介して接続した原動機を利用して回転エネルギーを与える。このとき、フライホイールは、原動機による回転エネルギーの供給を停止した場合であっても、慣性力によって回転をある程度、維持することができる。すなわち、回転エネルギーの保存が可能となり、発電装置をエネルギー貯蔵装置として活用することもできる。さらに、高速で回転するフライホイールの状態を長時間に亘って維持するためは、原動機によって回転エネルギーを継続して供給することにより、可能となる。このとき、フライホイールの停止時から高速回転時に到達するまでに要するような大きな回転エネルギーを供給する必要はなく、高速回転を維持するために非常に微量な回転エネルギーの供給のみで足り、無駄なエネルギー消費を抑えることができる。そして、保存された回転エネルギーを取出す際には、クラッチ機構を介して発電機と連結することにより、回転エネルギーを電力に変換し、発電することが可能となる。なお、原動機としてモータを使用した場合には、所謂、電力を利用した循環発電（サイクル発電）が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９８２１３号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した発電装置の場合、フライホイールの有する優れた特性を利用し、高いエネルギー伝達効率やエネルギー貯蔵作用を奏するものとすることができた。しかしながら、フライホイールの回転を軸支するホイール軸受との回転における摩擦、クラッチ機構での摩擦により、高速で回転するフライホイールの回転エネルギーの一部は熱等によって損失することがあった。そのため、原動機から供給された回転エネルギーを効率的に伝達することができないことがあった。そのため、回転エネルギーの損失を可能な限り低く抑えるための技術の開発が進められていた。
【０００７】
そこで、本考案は、上記実情に鑑み、フライホイールを利用した発電装置において、エネルギー損失を少なくし、高効率で発電することが可能なフライホイール発電装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案のフライホイール発電装置は、「フライホイールと、前記フライホイールを回転可能に軸支するホイール軸受を有するホイール支持部と、前記フライホイールと回転伝達手段を介して連結され、前記フライホイールに回転エネルギーを供給する原動機と、前記フライホイールの回転エネルギーを変換し、発電可能な発電機と、前記フライホイール及び前記発電機の間に介設され、前記フライホイールの回転エネルギーを前記発電機に断続自在に伝達可能なクラッチ機構部と、前記発電機を前記フライホイールに対して近接させたクラッチ連結位置及び離間させたクラッチ解除位置の間で直線的に変位させ、前記クラッチ機構部を介した前記発電機への回転エネルギーの伝達を制御する発電機移動手段と、前記フライホイールの全体を包含し、外部との空気の流通を遮断した気密状態で収容可能なカバー内部空間を内部に有するホイールカバーと、前記ホイールカバーの前記カバー内部空間に連通し、前記カバー内部空間を大気圧よりも減圧状態にする減圧手段と」を具備して主に構成されている。
【０００９】
ここで、フライホイールとは、大径の円盤状を呈し、その中心に回転軸となるホイール軸が突出するように設けられている。また、フライホイールの材質は、特に限定されないが、例えば、鉄製、鋳鉄製、ＦＰＲ製等の各種素材を利用することができる。また、ホイール支持部は、フライホイールから突出したホイール軸を軸支するベアリング等のホイール軸受を有して構成されている。ここで、フライホイールの際に唯一接する箇所が、係るホイール軸及びホイール軸受の部分であり、フライホイールの高速回転を長時間に亘ってエネルギー損失が少なくなるように継続するためには、係る部位の滑動性が特に重要となる。
【００１０】
また、原動機とは、モータ、内燃機関等の周知の技術を利用したものとして構成することができ、フライホイールに対して回転エネルギーを供給可能なものであれば構わない。しかしながら、フライホイールを回転させるために多くのエネルギーを必要とするものは、エネルギーを効率的に保存し、変換する本考案のフライホイール発電装置による優れた作用効果を阻害するものであり、好ましくない。そこで、低消費電力のコンパクトなタイプのモータ（電動機）を利用することが好適である。一方、発電機とは、フライホイールの回転エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、周知の同期発電機、誘導発電機等の交流発電機、或いは直流発電機を採用することが可能である。また、クラッチ機構部は、乾式または湿式等の摩擦クラッチ、電磁クラッチ、流体クラッチ等の周知のクラッチ機構を採用することができる。
【００１１】
さらに、発電機移動手段とは、上述したクラッチ機構部によるフライホイールと発電機との連結を断続自在に制御するものである。すなわち、フライホイールと発電機との間の距離が近接したクラッチ連結位置にある場合には、フライホイールの回転エネルギーが発電機に伝達されることとなり、一方、発電機がフライホイールから離間し、クラッチ連結位置から離れ、クラッチ解除位置に位置する場合にはクラッチの連結状態が解除され、回転エネルギーが発電機に伝達されなくなる。
【００１２】
さらに、フライホイール全体を包含するホイールカバーと、カバー内部空間を減圧状態にする減圧手段とを具備している。ここで、ホイールカバーは、例えば、アルミニウムやステンレス等の軽量の金属製部材を利用して構築することが可能であり、後述する減圧手段によってホイールカバーの形状が大気圧によって圧潰したり、変形しないようなある程度の強度を有する必要がある。一方、減圧手段とは、例えば、既存の真空ポンプを利用し、チューブ等を利用してカバー内部空間に連通し、内部の空気を吸引することが可能なものである。これにより、大気圧下に比べ、減圧状態の方が、ホイールカバー内を回転するフライホイールの摩擦が軽減され、回転エネルギーの損失を抑制することができる。その結果、高効率のエネルギー変換が可能となる。なお、減圧の程度は、真空に近い程、高い摩擦軽減作用を得ることができるが、高真空を獲得するためには多大なエネルギーを必要とする。そのため、減圧下の度合いについては適宜設定する必要がある。
【００１３】
したがって、本考案のフライホイール発電装置によれば、高速で回転するフライホイールをホイールカバーのカバー内部空間に格納（収容）し、気密状態のカバー内部空間を減圧状態とする真空ポンプ等の減圧手段を有している。そのため、大気圧よりも減圧状態にある空間で回転するフライホイールは、大気圧による摩擦抵抗を受けることが少なくなり、フライホイールの回転が安定し、大気との摩擦による抵抗が小さくなる。その結果、一度回転したフライホイールは、長時間に亘って回転を継続することが可能となる。
【００１４】
本考案のフライホイール発電装置は、上記構成に加え、「前記回転伝達手段は、前記フライホイールのホイール軸に取設され、前記フライホイールと協働して回転するホイール側プーリと、前記ホイール支持部に回転自在に取設され、各々直径の異なる二つの円盤状の大径プーリ及び小径プーリを積重して形成された多段プーリと、前記ホイール側プーリ及び前記大径プーリの間に架渡された第一連結ベルトと、前記小径プーリ及び前記原動機の間に架渡された第二連結ベルトとを具備し、前記第一連結ベルト及び前記第二連結ベルトによってＶベルト伝達構造を呈し、前記原動機から前記フライホイールに回転エネルギーを供給する」ものであっても構わない。
【００１５】
したがって、本考案のフライホイール発電装置によれば、原動機の回転をフライホイールに伝達する際に、多段プーリを介して二本の連結ベルトによって伝達されるＶベルト伝達構造によって連結されている。これにより、原動機、多段プーリ、及びホイール側プーリの回転比をそれぞれ変更することにより、原動機側の軸回転に対し、フライホイールの回転数を大きくすることができる。すなわち、回転比を変更することにより、原動機側の少ない回転数であってもフライホイールを早期に高速で回転させることが可能となり、エネルギー消費量を低く抑えることができる。さらに、原動機の回転を間接的に伝達することが可能となり、フライホイールの高速回転を安定した状態にすることができる。
【００１６】
本考案のフライホイール発電装置は、上記構成に加え、「前記発電機移動手段は、前記フライホイールに対して直線的に配設された一対のレール部と、前記発電機を載架して支持する架台部、及び前記架台部に取設された車輪部を有し、前記レール部の上を直線的に変位可能な架車部と、一端が固定壁と連結し、レバー操作によって油圧シリンダを伸張させて前記架車部を前記フライホイールに近接させるように押出すジャッキ部と、前記ジャッキ部の他端及び前記架車部の間に設けられ、前記架車部を前記フライホイールの方向に押出すように付勢する付勢バネ部とを備え、前記ジャッキ部の油圧を利用して、前記架車部とともに前記発電機を直線的に変位させる」ものであっても構わない。
【００１７】
したがって、本考案のフライホイール発電装置によれば、発電機を略水平方向に沿って直線往復的に移動させ、クラッチ連結位置及びクラッチ解除位置の間で変位させる発電機移動手段は、一般に自動車作業等において利用される簡易な構成の所謂「ジャッキ」を利用することができる。ここで、ジャッキ部は、操作用のレバーを一方向に繰返し操作することにより、内部の油圧シリンダに圧力が送出され、油圧シリンダが伸張するものである。このとき、油圧シリンダは、架車部の移動方向に沿って配されている。さらに、ジャッキ部の他端には、弾性変形可能な付勢バネ部が取付けられ、架車部をフライホイールの方向に付勢している。そのため、油圧シリンダを伸張させてクラッチ連結位置に発電機を移動させた場合、最初にクラッチ機構部のクラッチ板同士が僅かに接触し、その後、バネ弾性力によって当該付勢バネが徐々に収縮しながら、最終的にクラッチ板同士が密に接触することとなる。係る時点で、架車部の移動をその位置に固定するような固定ピン等を挿入することにより、発電機がクラッチ連結位置に停止することとなる。その結果、フライホイールの回転エネルギーが確実に電気エネルギーに変換させることとなる。
【００１８】
本考案のフライホイール発電装置は、上記構成に加え、「熱によるエネルギー損失を抑制するために設けられ、前記フライホイール、前記原動機、及び前記発電機の少なくとものいずれか一つを所定の温度に保持するための温度保持手段を」具備するものであっても構わない。
【００１９】
したがって、本考案のフライホイール発電装置によれば、熱によるエネルギー損失を防ぐための温度保持手段が設けられている。ここで、温度保持手段には、例えば、保温性の高い素材で原動機等をカバーする保温カバーを設けたり、断熱性素材でホイールカバーを被覆するようなもの、またはこれら全体を温度管理可能な部屋に格納するものであっても構わない。これにより、フライホイールによって貯蔵された回転エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することが可能となる。
【考案の効果】
【００２０】
本考案のフライホイール発電装置によれば、真空に近い減圧下でフライホイールを回転させることにより、大気圧下に比べて摩擦抵抗を少なくすることができ、フライホイールの高速回転を長時間に亘って継続することができる。その結果、フライホイールの有する優れたエネルギー伝達効率をさらに高めることができ、高効率で発電エネルギーに変換することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本考案のフライホイール発電装置１（以下、「発電装置１」と称する）の一実施形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の発電装置１の概略構成を示す側方から見た説明図であり、図２は発電装置１の概略構成を示す正面から見た説明図であり、図３は（ａ）クラッチ連結位置ＣＰ及び（ｂ）クラッチ解除位置ＤＰに発電機１があるクラッチ機構部２の状態を示す説明図である。
【００２２】
本実施形態の発電装置１は、図１乃至図３に示すように、フライホイール３と、フライホイール３を回転可能に軸支するホイール軸受４を有する一対のホイール支持部５と、フライホイール３のホイール中心から互いに相対するように突設した一対のホイール軸６と回転伝達機構部７を介して連結され、該フライホイール３に対して回転エネルギーを供給し、高速で回転させるためのモータ８と、モータ８から供給され、ホイール軸６を回転軸として高速で回転するフライホイール３の回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、発電可能な発電機９と、フライホイール３及び発電機９の間に介設され、フライホイール３の回転を発電機９に断続自在に伝達可能なクラッチ機構部２とを具備して主に構成されている。ここで、回転伝達機構部７が本発明における回転伝達手段に相当し、モータ８が本発明における原動機に相当する。
【００２３】
さらに、発電装置１は、その他構成として、クラッチ機構部２を通じて断続的にフライホイール３と発電機９とを連結するために、発電機９を略水平方向に直線往復運動させ、フライホイール３及び発電機９が近接したクラッチ連結位置ＣＰ及び離間したクラッチ解除位置ＤＰの間でフライホイール３に対して直線的に変位させる発電機移動機構部１０と、ホイール支持部５に支持されるフライホイール３の全体を包含し、外部との空気の流通を遮断した気密状態で収容可能なカバー内部空間１１を内部に有するホイールカバー１２と、カバー内部空間１１の一部と連通し、カバー内部空間１１の空気（大気）を吸引し、大気圧よりもカバー内部空間１１の圧力（気圧）を減圧した状態にする真空ポンプから構成される減圧部１３とを具備している。ここで、発電機移動機構部１０が本考案における発電機移動手段に相当し、減圧機構部１３が本考案における減圧手段に相当する。
【００２４】
ここで、発電機移動機構部１０は、発電機９を載架し、下方から支持するとともに、前後及び側方への移動を規制する発電機支持部１４が架台面１５から立設された架台部１６、及び架台部１６の左右方向（図２等における紙面手前方向及び紙面奥行方向に相当）にそれぞれ片側４個ずつ、合計８個が取付けられた小径の鉄製の車輪部１７を有する架車部１８と、架車部１８及びこれに載架された発電機９をクラッチ連結位置ＣＰ及びクラッチ解除位置ＤＰの間で直線的に変位させるための変位方向を規制する車輪部１７の車輪幅に合わせて形成された一対の溝状のレール部１９と、レール部１９の上を架車部１８が移動するための移動推進力を発生させるとともに、架車部１８を所定の位置（クラッチ連結部ＣＰ等）に変位させて固定するためのジャッキ部２０とを主に具備している。さらに、ジャッキ部２０及び架車部１８の間には、弾性変形可能な付勢バネ部２０ａが取付けられている。この付勢バネ部２０ａは、架車部１８をフライホイール３の側に向けて弾性力を利用して押付けるものである。なお、本考案の発電装置１は、装置設置面に載置された所定の厚さの基礎部２１の上にそれぞれ設けられるものであり、図２等に示すように基礎部２１の上面２２から上述した一対のホイール支持部５が立設されている。また、レール部１９は、基礎部２１の上面２２を溝状に穿設することによって形成されている。
【００２５】
さらに詳細に説明すると、ジャッキ部２０は、基礎部２１の一端に立設された車止め２１ａに一部が設けられ、他端が架車部１８の後端（図２における紙面右方向に相当）と接続している。ここで、ジャッキ部２０は、レバー（図示しない）を一方向に移動させる動作を繰返し継続することにより、油圧シリンダを伸張させるものである。なお、このジャッキ部２０による架車部１８の移動の原理は、車のジャッキ等に利用されている周知の技術であり、ここでは詳細な説明を省略する。これにより、架車部１８をレール部１９に沿って直線的に移動させることができる。このとき、架車部１８及びジャッキ部２０の間に付勢バネ部２０ａが取付けられているため、クラッチ連結位置ＣＰに発電機９を移動させ、クラッチ機構部２による連結状態を確実にし、かつ安定させることができる。特に、クラッチ板３３ａ，３３ｂ同士の接触を滑らかに行うことができるため、フライホイール３の回転を発電機９に接続する際に衝撃を与えることがなく、回転エネルギーの損失を抑制することができる。
【００２６】
さらに、本実施形態の発電装置１は、モータ８からフライホイール３への回転伝達機構部７として、二つのプーリ２３，２４と、二つの連結ベルト２５，２６とによってＶベルト構造を呈するように構成されている。具体的に説明すると、基礎部２１に立設されたホイール支持部５の上端に設けられたホイール軸受４に軸支されたホイール軸６に取設され、フライホイール３と協働して回転するホイール側プーリ２３と、ホイール側プーリ２３の下方位置にホイール支持部５を貫通するように回転自在に設けられ、異なる直径の二つのプーリ（大径プーリ２７、小径プーリ２８）を積重して二段に形成した多段プーリ２４と、ホイール側プーリ２３及び多段プーリ２４の大径プーリ２７の間に架渡された第一連結ベルト２５と、モータ８のモータ軸２９と多段プーリ２４の小径プーリ２８の間に架渡された第二連結ベルト２６とを具備している。これにより、多段プーリ２４によって回転比を変更することにより、モータ８のモータ軸２９の一回転に対し、フライホイール３の回転量を大きくすることができる。その結果、小さな駆動力のモータ８であっても大径のフライホイール３を高速で回転させることができる。また、Ｖベルト構造で構成することにより、各連結ベルト２５，２６による回転力（回転エネルギー）の伝達が滑らかとなり、フライホイール３の高速回転を安定させることができる。
【００２７】
さらに、本実施形態の発電装置１は、一対のホイール支持部５のホイール軸受４にホイール軸６が回転可能に軸支されたフライホイール３は、その全体を包含し、外部との空気の流通を遮断した気密状態で収容可能なカバー内部空間１１を内部に有するホイールカバー１２と、カバー内部空間１１に連通し、大気圧よりもカバー内部空間１１の気圧を減圧状態にする減圧部１３とをさらに有している。ここで、フライホイール３のホイール軸６は、その一部がホイールカバー１２を貫通した状態でホイール軸受４に軸支されている。このとき、カバー内部空間１１の気密状態を保持するために、ホイール軸６及びホイールカバー１２の間に気密シール（図示しない）が設けられている。これにより、カバー内部空間１１の気密状態（減圧状態）を保持しながら、フライホイール３はホイールカバー１２内で回転することができる。なお、ホイールカバー１２自体は、フライホイールと協働して回転するものではなく、基礎部２１に固定されている。
【００２８】
カバー内部空間１１を減圧状態にするための減圧部１３は、周知の真空ポンプを利用することができる。すなわち、ホイールカバー１２のカバー内部空間１１と接続パイプによって接続された真空ポンプを稼働させることにより、カバー内部空間１１の空気を強力な吸引力によって吸引し、大気圧よりも低い内圧にすることができる。なお、高性能の真空ポンプを採用すれば、ほぼ真空に近い状態にすることも可能であるが、そのためには真空ポンプを長時間に亘って稼働させるための過大な電気エネルギー等が必要があり、本考案の発電装置１で発電される電気エネルギーよりも大きくなる場合がある。そのため、フライホイール３が回転する際に、大気による摩擦抵抗（空気抵抗）の影響を受けなくなる程度の真空度（減圧度）を得ることができるものであれば構わない。
【００２９】
フライホイール３は、例えば、ＦＲＰ製、鉄製、及び鋳鉄製等の素材の中から使用用途に応じて適宜選択することが可能である。なお、本実施形態の発電装置１では、直径約２ｍ、ホイール軸６の直径１０ｃｍ、厚さ５ｃｍ、重量約１トンのものを想定し、説明を行っている。さらに、一対のホイール支持部５は、高さが約１．６ｍに設定され、その上端にホイール軸受４が形成され、一対のホイール軸６をホイール支持部５の間に架渡すようにしてフライホイール３が取付けされている。
【００３０】
一方、フライホイール３を包含して収容するホイールカバー１２も同様に種々の素材の中から選定し、フライホイール３の形状に合わせて加工することが可能である。この場合、上述したように、減圧部１３によってカバー内部空間１１を減圧状態とするため、周囲の大気圧（外圧）によってホイールカバー１２自体が圧潰するおそれがある。そのため、アルミ製やステンレス製等の金属製素材を利用した二枚のプレートを互いに貼合わせることによって形成し、周囲の大気圧に対してある程度の強度を有する素材を利用することが好適と思われる。
【００３１】
また、本実施形態で使用されるモータ８は、約２０馬力の比較的小型のタイプのものが利用され、発電機９は、最高時に１０００ｋＷ／ｈ、通常時に８００ｋＷ／ｈの発電能力を発揮するものが選択されている。
【００３２】
加えて、本実施形態の発電装置１は、モータ８、フライホイール３等から発生する熱によるエネルギー損失を防ぐため、上記構成を全て発電装置室３０に格納して構成されている。ここで、発電装置室３０も本実施形態の発電装置１の構成に含まれるものである。また、発電装置室３０には、温度調整のためのエアーコンディショナーが設備され、室内空間３１の室温をコントロール可能となっている。なお、本実施形態では、熱損失を防ぐため、１０℃以下の室温になるように調整されている。ここで、エアーコンディショナー付きの発電装置室３０が本考案における温度保持手段に相当する。なお、温度保持手段は、係る構成に限定されるものではなく、各モータ８等の構成に対し、保温性或いは断熱性素材からなるカバー等を装着し、各構成自体からの熱の発生を抑えるものであっても構わない。
【００３３】
次に、本実施形態の発電装置１の使用方法の一例について説明する。始めに、発電機移動機構部１０のジャッキ部２０を操作し、発電機９をフライホイール３から離間した位置（クラッチ解除位置ＤＰ）に移動させる。このとき、クラッチ機構部２では、フライホイール３のホイール軸６側及び発電機９の発電軸３２側にそれぞれ連結し、互いに対向するようにして配された一対のクラッチ板３３ａ，３３ｂが離間した状態となる（図３（ａ）参照）。これにより、フライホイール３が回転し、ホイール軸６を通じて発電機９に当該回転を伝達しようとしても、クラッチ機構部２におけるクラッチ板３３ａ，３３ｂによってクラッチ連結状態が遮断されているため、回転エネルギーの伝達が行われない。
【００３４】
そして、減圧部１３（真空ポンプ）を操作し、カバー内部空間１１を減圧状態とする。なお、減圧部１３の操作は、規定の圧力値に到達したところで、一端、減圧部１３の稼働を停止するものであっても構わない。すなわち、ホイールカバー１２は、外部との気密状態が保持されているため、一端、減圧状態にした後は、減圧部１３の稼働を停止した場合であっても、圧力の変化が生じることはほとんどない。そのため、ホイールカバー１２と減圧部１３との接続箇所を閉じ、減圧部１３を稼働させるためのエネルギーの使用を抑えるものであってもよい。
【００３５】
そして、この状態でモータ８を稼働し、駆動する。ここで、モータ８は、モータ軸２９と第二連結ベルト２６を介して多段プーリ２４の小径プーリ２８と接続している。そのため、モータ軸２９の回転により、第二連結ベルト２６が回転し、多段プーリ２８を回転させることとなる。その結果、多段プーリ２４の大径プーリ２７と第一連結ベルト２５を介して接続したホイール側プーリ２３が回転する。すなわち、モータ８のモータ軸２９の回転により、多段プーリ２４及びホイール側プーリ２３を連動させることができる。このとき、各プーリ２３，２４等の直径が各々異なるように設定されているため、回転比の変更が行われ、比較的小径のモータ８のモータ軸２９の一回転の回転量に対し、ホイール側プーリ２３の回転量を大きくすることができる。その結果、ホイール側プーリ２３とホイール軸６を通じて協働して回転するフライホイール３の回転量も大きくなる。これにより、比較的小馬力のモータ８の回転によって、大径のフライホイール３を容易に回転させることができ、さらに高速回転が可能となる。このとき、フライホイール３は、発電機９との連結が遮断されているため、フライホイール３に加わる負荷はほとんどなく、自由回転運動をすることができる。さらに、ホイールカバー１２に収容されたフライホイール３は、通常の大気圧下では、回転の際に生じる摩擦抵抗（空気抵抗）の影響があるものの、減圧状態では係る抵抗の影響がほとんどない。その結果、フライホイール３は、回転を阻害する要因がほとんどないため、一度回転したことによって慣性力により、当該回転を長時間にわたって継続することができる。すなわち、フライホイール３の回転エネルギーは、係る状態により貯蔵することができ、本考案の発電装置１をエネルギー貯蔵装置の一部としての利用が可能となる。なお、モータ８の回転を効率的、かつ安定的に伝達するために、各連結ベルト２５，２６の張力を調整する張力調整部（図示しない）を設け、確実な伝達を可能とすることができる。
【００３６】
そして、フライホイール３の回転が予め規定した回転速度（最高回転速度）に到達したら、モータ８の稼働を停止する。このとき、フライホイール３は、前述した回転阻害要因がほとんどないため、慣性力にしたがって、高速でホイールカバー３内で回転を継続する（エネルギー貯蔵状態）。係る状態で、ジャッキ部２０の操作レバー（図示しない）を操作し、油圧シリンダを伸張させて架車部１８をレール部１９に沿ってフライホイール３側に近接させる。その結果、クラッチ機構部２のクラッチ板３３ａ，３３ｂが徐々に近づくこととなる。そして、最終的に、発電機９はクラッチ連結位置ＣＰに到達し、クラッチ板３３ａ，３３ｂ同士がクラッチ面３４を密着させ、連結状態が確立する（図３（ｂ）参照）。このとき、ジャッキ部２０及び架車部１８の間には付勢バネ部２０ａが設けられているため、架車部１８をフライホイール３側に向けて押出す力がかかっている。そのため、クラッチ板３３ａ，３３ｂが密着させた状態でも、さらにフライホイール３側に発電機９を押出す力が作用することとなり、クラッチ機構部２による連結状態が安定したものとなる。そのため、ホイール軸６及び発電軸３２の回転が確実に同期したものとなる。なお、架車部１８の位置を固定するためには、架車部１８の上面及び下面を貫通するように穿設した貫通孔（図示しない）及び基礎部２１の上面２２に当該貫通孔と相対する位置に穿設された固定孔（図示しない）の位置を合わせ、上方から固定用の固定ピン（図示しない）を挿入することにより行うものであってもよい。
【００３７】
これにより、高速で回転するフライホイール３の回転エネルギーが、ホイール軸６を介してクラッチ機構部２に伝達され、さらに発電機９の発電軸３２を回転させることとなる。その結果、発電機９による発電が開始される。これにより、回転エネルギーから電気エネルギーの変換が行われる。このとき、回転エネルギーから電気エネルギーへの変換が行われる場合、フライホイール３は徐々にその回転力を失い、最終的にはフライホイール３の回転は停止してしまう。そこで、クラッチ機構部２への伝達が開始された後、モータ８を再稼働し、フライホイール３を回転させる。このとき、フライホイール３は未だ回転を継続しているため、フライホイール３の停止時から高速回転に至るまでに必要なエネルギーは、係るモータ８には必要なく、少ないエネルギーでフライホイール３の高速回転を継続させることができる。その結果、小型のモータ８を利用し、かつフライホイール３の回転及び慣性力によって、発電機９による発電を高効率で行うことができる。
【００３８】
さらに、装置収容室３０に、フライホイール３以下の全ての構成が格納され、室内空間３１の温度が１０℃以下に設定されている。ここで、モータ８の回転、フライホイール３の回転、及び発電機９による発電の際には、当然のことながら熱が発生する。そのため、室内温度が１０℃以下に抑えられていることにより、熱によるエネルギー損失が低減され、各回転によるエネルギーを効率的に発電機９まで伝達し、電気エネルギーとして取得することができる。すなわち、フライホイール３の高エネルギー伝達効率及び熱損失の抑制により、発電装置１全体として、エネルギーロスの小さな発電を行うことが可能となる。
【００３９】
加えて、回転伝達機構部７として、二本の連結ベルト２５，２６及び二つのプーリ２３，２４を利用したＶベルト連結構造を呈するように構成することにより、プーリ間のエネルギーロスを抑制することができる。その結果、モータ８の回転がダイレクトに伝達される際に生じるプーリ及びベルトの間の滑り等の機械的な伝達ロスが解消され、モータ８の回転が確実にフライホイール３に伝わるようになる。その結果、モータ８による回転エネルギーのフライホイール３への供給効率もアップする。
【００４０】
なお、発電機９による発電を停止する場合、ジャッキ部２０を操作して発電機９をクラッチ連結位置ＣＰからクラッチ解除位置ＤＰまで移動させる。このとき、一般的な油圧シリンダを利用したジャッキ部２０は、油圧開放スイッチを操作することにより、自重にしたがって油圧シリンダの長さが収縮する方向に作用する。その結果、クラッチ機構部２において一対のクラッチ板３３ａ，３３ｂが再び離間した状態となり（図３（ａ）参照）、回転エネルギーの伝達が遮断し、上述したエネルギー貯蔵装置としての機能を果たすこととなる。そのため、接続時（連結時）のように、複数回に亘って操作レバーを一方向に動かす必要がなく、スイッチ一つで油圧状態を開放し、収縮させることができる。
【００４１】
以上説明したように、本考案の発電装置１は、上記実施例及び図面によって限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲において適宜修正及び変更が可能である。
【００４２】
すなわち、本実施形態の発電装置１において、フライホイール３等の構成を装置収容室３０に格納したものを示したが、これに限定されるものではなく、温度保持手段として、断熱性素材等からなるカバーを装着し、熱損失を抑制するものであっても構わない。
【００４３】
さらに、回転伝達手段として、二つのプーリ等からなるＶベルト連結構造を呈するものを例示したが、これに限定されるものではなく、使用用途に応じてはモータ及びフライホイールをダイレクトに連結するものであっても構わない。或いは、さらに、プーリの数を増やし、二箇所以上でＶベルト連結構造を呈するようにするものであっても構わない。また、発電機移動手段として、ジャッキ部２０を有し、油圧シリンダの伸張によってレール部１９上を車輪部１７が走行するものを示したが、これに限定されるものではなく、その他周知の移動手段を採用することが可能である。しかしながら、ジャッキ部２０は、電力等のエネルギーを特に必要がなく、さらにクラッチ連結位置ＣＰへの移動も正確に行うことができるため、好適と思われる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態の発電装置の概略構成を示す側方から見た説明図である。
【図２】発電装置の概略構成を示す正面から見た説明図である。
【図３】（ａ）クラッチ連結位置、及び（ｂ）クラッチ解除位置にある発電機があるクラッチ機構部の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  発電装置（フライホイール発電装置）
２  クラッチ機構部
３  フライホイール
４  ホイール軸受
５  ホイール支持部
７  回転伝達機構部（回転伝達手段）
８  モータ（原動機）
９  発電機
１０  発電機移動機構部（発電機移動手段）
１１  カバー内部空間
１２  ホイールカバー
１３  減圧部（減圧手段）
１６  架台部
１７  車輪部
１８  架車部
１９  レール部
２０  ジャッキ部
２０ａ  付勢バネ部
２３  ホイール側プーリ
２４  多段プーリ
２５  第一連結ベルト
２６  第二連結ベルト
２７  大径プーリ
２８  小径プーリ
３０  装置収容室（温度保持手段）
ＣＰ  クラッチ連結位置
ＤＰ  クラッチ解除位置
【図１】
0003140822.tif 000003
【図２】
0003140822.tif 000004
【図３】
0003140822.tif 000005