(57)【要約】    【課題】  発電効率を良好にし、かつ小型で安価にする。    【解決手段】  ケーシング１にステータ２を固定し、ケーシング１に回転軸７を回転可能に支持し、回転軸７にロータ８を固定し、回転軸７に旋回軸１１を偏心して回転可能に支持し、旋回軸１１の端部に旋回板１２を固定し、軸受支え４と旋回板１２との間に３個のピンクランク１３を設け、ケーシング１に固定スクロール２２を固定し、旋回軸１１に旋回スクロール２３を取り付け、旋回軸１１に軸受１８を介して回転可能に錘板体１７を支持し、回転軸７の端面にピン１９を取り付け、錘板体１７に係合溝２０を設け、ピン１９を係合溝２０に挿入する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸とを具備したことを特徴とする運動変換装置。
【請求項２】
ケーシングと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸とを具備したことを特徴とする発電機。
【請求項３】
ケーシングと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸の偏心旋回を許容しかつ上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置とを具備したことを特徴とする発電機。
【請求項４】
請求項３に記載の発電機を有する発電装置において、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールとを具備したことを特徴とする発電装置。
【請求項５】
上記旋回軸に回転可能に支持され、重心が上記旋回軸の中心線と上記回転軸の中心線とを結ぶ直線上に位置しており、かつ上記重心が上記旋回軸の中心線よりも上記回転軸の中心線側に位置している錘板体を具備したことを特徴とする請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
上記錘板体が上記回転軸と連結されたことを特徴とする請求項５に記載の発電装置。
【請求項７】
上記錘板体が上記ケーシングと連結されたことを特徴とする請求項５に記載の発電装置。
【請求項８】
上記自転防止装置に旋回板を設け、上記錘板体の回転軸に直角なモーメントベクトル、上記旋回スクロールの回転軸に直角なモーメントベクトルおよび上記旋回板の回転軸に直角なモーメントベクトルの和を零ベクトルとしたことを特徴とする請求項５、６または７に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏心旋回運動を回転運動に変換する運動変換装置、発電機およびその発電機を有する発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の発電装置としては発電出力が３５ｋＷ以上のものがほとんどであるが、商店、飲食店等において使用するために、発電出力が１０ｋＷ程度の発電装置が求められている。
【０００３】
このような発電出力が１０ｋＷ程度の従来の発電装置としては、マイクロガスタービンを有するものがある。
【０００４】
また、発電出力が１０ｋＷ程度の従来の他の発電装置としては、スクロール式の容積型膨張機を有するものがある。この発電装置においては、特許文献１に示されるように、発電機のケーシングに固定された容積型膨張機の固定スクロールと、発電機のロータが固定された回転軸と、回転軸に固定されかつ中心線が回転軸の中心線と平行でかつ偏心したクランク軸と、クランク軸にベアリングを介して取り付けられた容積型膨張機の旋回スクロールと、旋回スクロールの偏心旋回を許容しかつ旋回スクロールの自転を防止する自転防止装置とが設けられている。
【特許文献１】特開２００６−９８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、マイクロガスタービンを有する発電装置においては、発電出力に応じてマイクロガスタービンの回転数を低下させているから、発電効率が極端に悪く、また電気周波数が極端に高いから、インバータが非常に大きくなりかつ高価となる。
【０００６】
また、スクロール式の容積型膨張機を有する発電装置においては、逆転トルクが容積型膨張機からクランク軸を介して回転軸に伝達されるから、運動変換効率が良好ではなく、発電効率が悪い。
【０００７】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、運動変換効率が良好である運動変換装置を提供すること、発電効率が良く、小型で安価な発電機、発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するため、本発明においては、運動変換装置において、ケーシングと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸とを設ける。
【０００９】
また、発電機において、ケーシングと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸とを設ける。
【００１０】
また、発電機において、ケーシングと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸の偏心旋回を許容しかつ上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置とを設ける。
【００１１】
また、上記の発電機を有する発電装置において、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールとを設ける。
【００１２】
この場合、上記旋回軸に回転可能に支持され、重心が上記旋回軸の中心線と上記回転軸の中心線とを結ぶ直線上に位置しており、かつ上記重心が上記旋回軸の中心線よりも上記回転軸の中心線側に位置している錘板体を設ける。
【００１３】
この場合、上記錘板体を上記回転軸と連結させる。
【００１４】
また、上記錘板体を上記ケーシングと連結させる。
【００１５】
これらの場合、上記自転防止装置に旋回板を設け、上記錘板体の回転軸に直角なモーメントベクトル、上記旋回スクロールの回転軸に直角なモーメントベクトルおよび上記旋回板の回転軸に直角なモーメントベクトルの和を零ベクトルとする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る運動変換装置においては、逆転トルクが旋回軸を介して回転軸に伝達されるから、運動変換効率が良好である。
【００１７】
また、本発明に係る発電機においては、逆転トルクが旋回軸を介して回転軸に伝達されるから、発電効率が良く、また電気周波数が極端に高くないから、インバータが小型となりかつ安価となる。
【００１８】
また、本発明に係る発電装置においては、逆転トルクが固定スクロール、旋回スクロールを有するスクロール式の容積型膨張機から旋回軸を介して回転軸に伝達されるから、発電効率が良く、また電気周波数が極端に高くないから、インバータが小型となりかつ安価となるから、小型で安価である。
【００１９】
また、錘板体を設けたときには、旋回軸の振動を抑制することができるので、発電効率を良好にすることができる。
【００２０】
また、自転防止装置に旋回板を設け、錘板体の回転軸に直角なモーメントベクトル、旋回スクロールの回転軸に直角なモーメントベクトルおよび旋回板の回転軸に直角なモーメントベクトルの和を零ベクトルとしたときには、旋回軸の振動を確実に抑制することができるから、発電効率をさらに良好にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明に係る発電機（運動変換装置）を有する発電装置すなわち本発明に係る発電装置を示す概略断面図、図２は図１のＡ−Ａ拡大断面図である。図に示すように、ケーシング１にステータ２が固定され、ケーシング１に軸受支え３、４が固定され、軸受支え３、４に軸受５、６を介して回転軸７が回転可能に支持されている。すなわち、ケーシング１に回転軸７が回転可能に支持されている。また、回転軸７にロータ８が固定され、回転軸７に軸受９、１０を介して旋回軸１１が回転可能に支持され、回転軸７の中心線と旋回軸１１の中心線とは偏っている。すなわち、旋回軸１１は回転軸７に偏心して回転可能に支持されている。また、旋回軸１１の一方端部すなわち旋回スクロール２３（説明後述）が取り付けられる端部とは反対側の端部に旋回板１２が固定され、軸受支え４（ケーシング１）と旋回板１２との間に３個のピンクランク１３が設けられている。このピンクランク１３のクランク本体１４には軸１５、１６が設けられ、軸１５の中心線と軸１６の中心線とは偏心しており、この偏心量は回転軸７の中心線と旋回軸１１の中心線との偏心量と等しい。また、ピンクランク１３の軸１５は軸受支え４に軸受（図示せず）を介して回転可能に支持され、ピンクランク１３の軸１６は旋回板１２に軸受（図示せず）を介して回転可能に支持されている。そして、旋回板１２、ピンクランク１３等により旋回軸１１の偏心旋回を許容しかつ旋回軸１１の自転を防止する自転防止装置が構成されている。また、旋回軸１１に軸受１８を介して回転可能に錘板体１７が支持され、回転軸７の一方端面にピン１９が取り付けられ、錘板体１７に係合溝２０が設けられ、ピン１９が係合溝２０に挿入され、ピン１９と係合溝２０との間にはわずかな隙間が設けられており、錘板体１７は回転軸７に対して回転軸７の中心線と旋回軸１１の中心線とを結ぶ線の方向に移動可能であって、回転軸７の中心線と旋回軸１１の中心線とを結ぶ線上にピン１７の中心線、錘板体１７の重心が位置している。すなわち、錘板体１７は旋回軸１１に回転可能に支持され、また錘板体１７は回転軸７と連結され、錘板体１７の重心は旋回軸１１の中心線と回転軸７の中心線とを結ぶ直線（旋回軸１１の中心線および回転軸７の中心線と直角な直線）上に位置しており、かつ錘板体１７の重心は旋回軸１１の中心線よりも回転軸７の中心線側に位置している。そして、錘板体１７、ピン１９等により旋回軸１１の振動を抑制する振動抑制手段が構成され、また回転軸７、旋回軸１１、自転防止装置、振動抑制手段等により旋回軸１１の偏心旋回運動を回転軸７の回転運動に変換する運動変換装置が構成され、ステータ２、回転軸７、ロータ８、旋回軸１１、自転防止装置、振動抑制手段等により発電機２１が構成されている。また、回転軸７の中心線から錘板体１７の重心までの距離と錘板体１７の重量との積を大きさとしかつ回転軸７の中心線から錘板体１７の重心までの方向を方向とするベクトルを錘板体１７の回転軸に直角なモーメントベクトル、回転軸７の中心線から旋回スクロール２３の重心までの距離と旋回スクロール２３の重量との積を大きさとしかつ回転軸７の中心線から旋回スクロール２３の重心までの方向を方向とするベクトルを旋回スクロール２３の回転軸に直角なモーメントベクトル、回転軸７の中心線から旋回板１２の重心までの距離と旋回板１２の重量との積を大きさとしかつ回転軸７の中心線から旋回板１２の重心までの方向を方向とするベクトルを旋回板１２の回転軸に直角なモーメントベクトルとすると、錘板体１７の回転軸に直角なモーメントベクトル、旋回スクロール２３の回転軸に直角なモーメントベクトルおよび旋回板１２の回転軸に直角なモーメントベクトルの和は零ベクトルである。また、ケーシング１に固定スクロール２２が固定され、固定スクロール２２には渦巻状のラップが設けられている。また、旋回軸１１に旋回スクロール２３が取り付けられ、旋回スクロール２３には固定スクロール２２のラップと同一形状のラップが設けられ、旋回スクロール２３のラップと固定スクロール２２のラップとが重なり合っており、固定スクロール２２と旋回スクロール２３との間に複数の膨張室２４が形成され、固定スクロール２２に導入管２５が設けられ、固定スクロール２２に排気管２６が設けられ、導入管２５、排気管２６は膨張室２４に連通している。そして、固定スクロール２２、旋回スクロール２３等により旋回軸１１を偏心旋回させる偏心旋回駆動装置であるスクロール式の容積型膨張機が構成されており、また発電機２１、容積型膨張機等により発電装置が構成されている。
【００２２】
図１、図２に示した発電装置においては、ピンクランク１３等からなる自転防止装置が設けられているから、旋回軸１１、旋回スクロール２３は自転せず、旋回軸１１、旋回スクロール２３がケーシング１、固定スクロール２２に対して回転せずに偏心旋回する。したがって、高圧気体等の膨張室２４内で膨張すべき気体を導入管２５から膨張室２４内に導入すると、導入された気体によって膨張室２４が徐々に拡張され、膨張室２４内で膨張した気体は排気管２６から排気され、旋回軸１１がケーシング１に対して偏心旋回する。このため、回転軸７、ロータ８が回転し、発電機２１が発電する。また、回転軸７の回転角度にかかわらず、旋回軸１１の中心線と錘板体１７の重心とは回転軸７の中心線の両側に位置する。
【００２３】
このような運動変換装置においては、逆転トルクが旋回軸１１を介して回転軸７に伝達されるから、運動変換効率が良好である。また、発電機、発電装置においては、逆転トルクが旋回軸１１を介して回転軸７に伝達されるから、発電効率が良く、また電気周波数が極端に高くないから、インバータが小型となりかつ安価となる。また、従来のスクロール式の容積型膨張機を有する発電装置においては、クランク軸にベアリングを介して旋回スクロールを取り付けているから、クランク軸の直径を大きくすることができないのに対して、図１、図２に示した発電機、発電装置においては、旋回軸１１に旋回スクロール２３を直接取り付けているから、旋回軸１１の直径を大きくすることができるので、発電効率を良好にすることができる。また、旋回軸１１の中心線と錘板体１７の重心とは回転軸７の中心線の両側に位置するから、旋回軸１１の振動を抑制することができるので、発電効率を良好にすることができる。また、錘板体１７の回転軸に直角なモーメントベクトル、旋回スクロール２３の回転軸に直角なモーメントベクトルおよび旋回板１２の回転軸に直角なモーメントベクトルの和を零としているから、すなわち旋回スクロール２３の回転軸に直角なモーメントベクトルおよび旋回板１２の回転軸に直角なモーメントベクトルの和を和ベクトルとしたとき、錘板体１７の回転軸に直角なモーメントベクトルの大きさを和ベクトルの大きさと等しくしかつ錘板体１７の回転軸に直角なモーメントベクトルの方向を和ベクトルの方向と反対方向としているから、旋回軸１１の振動を確実に抑制することができるので、発電効率をさらに良好にすることができる。また、自転防止装置としてピンクランク１３を有するものを用いているから、旋回軸１１の振動を小さくすることができるので、発電効率を良好にすることができる。
【００２４】
なお、上述実施の形態においては、偏心旋回駆動装置がスクロール式の容積型膨張機の場合について説明したが、他の偏心旋回駆動装置により発電機２１を駆動してもよい。また、上述実施の形態においては、錘板体１７に係合溝１８を設けたが、錘板体に取り付けられたピンが係合すべき係合溝を回転軸に設けてもよい。この場合、ピンと係合溝との間にわずかな隙間を設け、錘板体を回転軸に対して回転軸の中心線と旋回軸の中心線とを結ぶ線の方向に移動可能にして、錘板体の回転軸に対する回転軸の中心線と旋回軸の中心線とを結ぶ線の方向の移動を許容するようにする。また、上述実施の形態においては、回転軸７の一方端面にピン１９を取り付け、錘板体１７に係合溝２０を設け、ピン１９を係合溝２０に挿入することにより、錘板体１７を回転軸７と連結したが、錘板体に凹所を設け、凹所に回転軸の端部を係合してもよく、また錘板体に溝を設け、回転軸に係合板を固定し、溝に係合板を係合してもよい。また、上述実施の形態においては、錘板体１７を回転軸７と連結したが、錘板体をケーシングに連結してもよい。この場合、ケーシングに回転軸の中心線を中心線とする第１の円形リング状部材を設け、錘板体に第２の円形リング状部材を設け、第１の円形リング状部材と第２の円形リング状部材とを相対的に回転するように係合してもよい。また、上述実施の形態においては、旋回板１２、ピンクランク１３等により構成された自転防止装置を用いたが、他の自転防止装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る発電機（運動変換装置）を有する発電装置を示す概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…ケーシング
２…ステータ
７…回転軸
８…ロータ
１１…旋回軸
１２…旋回板
１３…ピンクランク
１７…錘板体
１９…ピン
２０…係合溝
２１…発電機
２２…固定スクロール
２３…旋回スクロール
【図１】
2008148472.tif 000003
【図２】
2008148472.tif 000004