(57)【要約】【課題】エンジン発電機のように騒音を発生せず、しかも、水力発電や風力発電、或いは太陽光発電のように設置場所や気候条件に左右されることがない、油圧を利用した発電システムを提供する。【解決手段】蓄電池１１と、前記蓄電池１１と発電機１３からの電力の供給をり換えるスイッチ回路１２と、前記スイッチ回路１２に接続された油圧駆動ユニット２０と、前記油圧駆動ユニット２０により回転する発電機１３と、前記発電機１３に接続された出力回路１４とを備え、前記出力回路１４は前記スイッチ回路１２と帰還回路１５により接続され、前記発電機１３により発電された電力の一部が帰還回路１５により帰還され前記油圧駆動ユニット２０の動力に使用される構成とした。【選択図】図２
2008118849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、
前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項２】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、
前記油圧駆動ユニットは、前記スイッチ回路に接続された駆動用モータと、前記駆動用モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランクとが備えられ、
前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項３】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、
前記油圧駆動ユニットは、前記スイッチ回路に接続された駆動用モータと、前記駆動用モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランクとが備えられ、
前記スイッチ回路は、前記蓄電池の電圧と前記出力回路の電圧を比較し、前記出力回路の電圧が前記蓄電池の電圧より高くなった場合に、前記蓄電池と前記油圧駆動ユニットの駆動用モータとの接続を遮断し、前記出力回路を前記駆動用モータに接続し、
前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項４】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、
前記油圧駆動ユニットは、前記スイッチ回路に接続された駆動用モータと、前記駆動用モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランクとが備えられ、
前記スイッチ回路は比較回路を備え、前記蓄電池の電圧と前記出力回路の電圧を比較し、前記出力回路の電圧が前記蓄電池の電圧より高くなった場合に、前記蓄電池と前記油圧駆動ユニットの駆動用モータとの接続を遮断し、前記出力回路を前記駆動用モータに接続し、
前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項５】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、
前記油圧駆動ユニットは、前記スイッチ回路に接続された駆動用モータと、前記駆動用モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランクとが備えられ、
前記スイッチ回路は比較回路を備え、前記蓄電池の電圧と前記出力回路の電圧を比較し、前記出力回路の電圧が前記蓄電池の電圧より高くなった場合に、前記蓄電池と前記油圧駆動ユニットの駆動用モータとの接続を遮断し、前記出力回路を前記駆動用モータに接続し、
前記出力回路には変換回路が接続され、前記変換回路には複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）が使用され、
前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項６】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、
前記補助発電装置は水力発電機であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項７】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、
前記補助発電装置は風力発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項８】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、
前記補助発電装置は太陽光発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項９】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、
前記補助発電装置は水力発電装置と風力発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項１０】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、
前記補助発電装置は水力発電装置と太陽光発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項１１】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、
前記補助発電装置は風力発電装置と太陽光発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項１２】
蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、
前記補助発電装置は水力発電装置と風力発電装置および太陽光発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とする油圧を利用する発電システム。
【請求項１３】
前記水力発電装置は、下部に設置された下部貯水槽と、前記下部貯水槽の上に設置された上部貯水槽と、前記下部貯水槽内に設置された給水ポンプと、前記上部貯水槽へ雨水を集めて供給する雨水供給手段と、前記下部貯水槽より上部貯水槽へ水を供給する給水管と、前記上部貯水槽から下部貯水槽へ落下させる水圧管と、前記水圧管の下側に設けられた水車部と、前記水車部により変速手段を介して駆動する発電機と、を備えたことを特徴とする請求項６または請求項９および請求項１２に記載の油圧を利用する発電システム。
【請求項１４】
前記風力発電装置は、基台に垂直に設けられた回転軸を備えた縦型発電装置であり、前記回転軸の周方向に複数枚取り付けられた縦向きの回転翼と、前記回転軸と前記回転翼とを連結する連結部材と、前記基台内に設けられ前記回転軸に連結された発電機と、を備え、
前記回転翼の断面は翼形形状であり、前記連結部材の断面は縦径より横径が大きい楕円形であることを特徴とする請求項７または請求項１０および請求項１２に記載の油圧を利用する発電システム。
【請求項１５】
前記太陽光発電装置は、基台ボックスと、前記基台ボックスに回転可能に垂設された回転軸と、前記回転軸に固定された太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの上端に取り付けられた日照センサと、前記基台ボックス内の前記回転軸の下端に取り付けられた駆動モータと、を備え、
前記日照センサの出力により前記太陽電池パネルの向きを太陽に直面する方向に回転することを特徴とする請求項８または請求項１１および請求項１２に記載の油圧を利用する発電システム。
【請求項１６】
前記日照センサは、所定角度ごとに配置されたスリットで区画された空間に設置された複数のフォトセンサと、前記複数のフォトセンサに接続されフォトセンサのアナログ出力電圧をデジタル電圧に変換する複数のＡ／Ｄコンバータと、前記複数のＡ／Ｄコンバータに接続され複数のＡ／Ｄコンバータのデジタル電圧値を比較し最も高い電圧値のフォトセンサの位置に前記太陽電池パネルが向くモータの回転信号を出力するＣＰＵと、前記ＣＰＵの出力によりモータを駆動するドライバを備えたことを特徴とする請求項１５に記載の油圧を利用する発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、油圧を利用してピストンを往復動作させ、ピストンの往復動作をクランク機構により回転動作に変換し、発電機を回して発電を行う油圧を利用した発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、携帯型発電機や可搬式発電機では、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどを使用したものが一般的であり、特開２００３−１２０３１１号公報に示すようなエンジン発電機があった。このエンジン発電機は、内部にガソリンエンジンを備え、支持フレームの前面、後面、上面は、操作パネル、マフラーカバー、燃料タンクで閉塞されている。支持フレームの下面は容易に閉塞自在になっている。左右のパネルはインナパネルとアウタパネルの二重構造となっており、下面には移動用の車輪が取り付けられている。
【特許文献１】  特開２００３−１２０３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、これらのエンジン発電機は、原動機としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンを使用しているため、使用する場所によっては騒音などがが問題となっていた。そこで、この問題を解決するものとして、水力発電や風力発電、或いは太陽光発電などがあったが、水力発電や風力発電においては設置場所として一定の水や風力が必要とされ、設置場所が限定されるという問題があった。また、太陽光発電においては、発電ができるのは太陽が出ている日中で晴天の時に限られるので、非常に制約があり、曇天時や夜間の電力を確保するためには大容量の蓄電池が必要とされ、発電システムを構築するために非常にコストの高いものとなっていた。【０００４】  本発明は、上述した従来の問題に鑑みなされたもので、エンジン発電機のように騒音を発生せず、しかも、水力発電や風力発電、或いは太陽光発電のように設置場所や気候条件に左右されることがない、油圧を利用した発電システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、上記課題を解決するため、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とするものである。【０００６】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、前記油圧駆動ユニットは、前記スイッチ回路に接続された駆動用モータと、前記駆動用モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランクと、が備えられ、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴している。【０００７】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、前記油圧駆動ユニットは、前記スイッチ回路に接続された駆動用モータと、前記駆動用モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランクと、を備え、前記スイッチ回路は、前記蓄電池の電圧と前記出力回路の電圧を比較し、前記出力回路の電圧が前記蓄電池の電圧より高くなった場合に、前記蓄電池と前記油圧駆動ユニットの駆動用モータとの接続を遮断し、前記出力回路を前記駆動用モータに接続し、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。【０００８】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、前記油圧駆動ユニットは、前記スイッチ回路に接続された駆動用モータと、前記駆動用モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランクと、が備えられ、前記スイッチ回路は比較回路を備え、前記蓄電池の電圧と前記出力回路の電圧を比較し、前記出力回路の電圧が前記蓄電池の電圧より高くなった場合に、前記蓄電池と前記油圧駆動ユニットの駆動用モータとの接続を遮断し、前記出力回路を前記駆動用モータに接続し、前記���電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴とするものである。【０００９】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とが備えられ、前記油圧駆動ユニットは、前記スイッチ回路に接続された駆動用モータと、前記駆動用モータにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプで駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランクとが備えられ、前記スイッチ回路は比較回路を備え、前記蓄電池の電圧と前記出力回路の電圧を比較し、前記出力回路の電圧が前記蓄電池の電圧より高くなった場合に、前記蓄電池と前記油圧駆動ユニットの駆動用モータとの接続を遮断し、前記出力回路を前記駆動用モータに接続し、前記出力回路には変換回路が接続され、前記変換回路には複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）が使用され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。【００１０】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、前記補助発電装置は水力発電機であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。
する発電システム。【００１１】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、前記補助発電装置は風力発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。【００１２】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、前記補助発電装置は太陽光発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。【００１３】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、前記補助発電装置は水力発電装置と風力発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。【００１４】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、前記補助発電装置は水力発電装置と太陽光発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。【００１５】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、前記補助発電装置は風力発電装置と太陽光発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。【００１６】  また、本発明は、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路と、前記蓄電池に接続された補助発電装置とが備えられ、前記補助発電装置は水力発電装置と風力発電装置および太陽光発電装置であり、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることを特徴としている。【００１７】  また、本発明の水力発電装置は、下部に設置された下部貯水槽と、前記下部貯水槽の上に設置された上部貯水槽と、前記下部貯水槽内に設置された給水ポンプと、前記上部貯水槽へ雨水を集めて供給する雨水供給手段と、前記下部貯水槽より上部貯水槽へ水を供給する給水管と、前記上部貯水槽から下部貯水槽へ落下させる水圧管と、前記水圧管の下側に設けられた水車部と、前記水車部により変速手段を介して駆動する発電機と、を備えたことを特徴としている。【００１８】  また、本発明の風力発電装置は、基台に垂直に設けられた回転軸を備えた縦型発電装置であり、前記回転軸の周方向に複数枚取り付けられた縦向きの回転翼と、前記回転軸と前記回転翼とを連結する連結部材と、前記基台内に設けられ前記回転軸に連結された発電機と、を備え、前記回転翼の断面は翼形形状であり、前記連結部材の断面は縦径より横径が大きい楕円形であることを特徴としている。【００１９】  また、本発明の太陽光発電装置は、基台ボックスと、前記基台ボックスに回転可能に垂設された回転軸と、前記回転軸に固定された太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの上端に取り付けられた日照センサと、前記基台ボックス内の前記回転軸の下端に取り付けられた駆動モータと、を備え、前記日照センサの出力により前記太陽電池パネルの向きを太陽に直面する方向に回転することを特徴としている。【００２０】  さらに、本発明の太陽光発電装置における日照センサは、所定角度ごとに配置されたスリットで区画された空間に設置された複数のフォトセンサと、前記複数のフォトセンサに接続されフォトセンサのアナログ出力電圧をデジタル電圧に変換する複数のＡ／Ｄコンバータと、前記複数のＡ／Ｄコンバータに接続され複数のＡ／Ｄコンバータのデジタル電圧値を比較し最も高い電圧値のフォトセンサの位置に前記太陽電池パネルが向くモータの回転信号を出力するＣＰＵと、前記ＣＰＵの出力によりモータを駆動するドライバを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】  本発明は上述のように、蓄電池と、前記蓄電池と発電機からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路に接続された油圧駆動ユニットと、前記油圧駆動ユニットにより回転する発電機と、前記発電機に接続された出力回路とを備え、前記出力回路は前記スイッチ回路と帰還回路により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路により帰還され前記油圧駆動ユニットの動力に使用されることにより、発電機が所定の回転数に達し、所定の電圧を出力を発生した後は蓄電池からの電力を使用することなしに発電システムを運転することが可能となる。【００２２】  また、本発明は、補助発電装置として、水力発電装置や風力発電装置、或いは太陽光発電装置を備えたので、これらの発電装置の組み合わせで、自然エネルギーを利用した最も効率的な発電を行うことができるので、ランニングコストの安価な発電ができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  本発明に係る油圧を利用した発電システムの最良の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明に係る油圧を利用した発電システムを使用した発電装置を示す斜視図、図２は図１の油圧を利用した発電システムの構成を示すブロック図、図３は図１の油圧を利用した発電システムに使用する変換回路の構成を示すブロック図、図４は図３の変換回路のＩＧＢＴユニットの回路図、図５は図１の油圧を利用した発電システムの油圧駆動ユニットを示すブロック図、図６は図５の油圧駆動ユニットの油圧系統を示す断面回路図、図７は図５の油圧駆動ユニットにおける油圧シリンダとクランクの連結を示す側面図、図８は図５の油圧駆動ユニットにおけるクランクの構造を示す断面図、図９は油圧駆動ユニットにおけるクランクと発電機の連結を示す側面図である。【００２４】  本発明に係る油圧を利用した発電システムは、図１に示すような発電装置として使用されている。この発電装置は、矩形に形成されたケース１に収納されている。このケース１の前面パネル１ａには各種の操作スイッチや計器が取り付けられている。メインスイッチ２はこの発電システムを作動するものである。切換スイッチ３は出力のＡＣとＤＣを切り換えるものである。そして、メータ４はＡＣ電圧を表示し、メータ５はＤＣ電圧を表示するようになっている。さらに、ＡＣの出力用のコンセント６とＤＣの出力用のコネクタ７とを備えている。【００２５】  また、このケース１の側部には、点検用のドア８が取り付けられており、このケース１の底には移動用のキャスタ９が取り付けられている。さらに、本発明の油圧を利用した発電システムは、この発電装置に限定されず大小様々な形状の発電装置に使用されるものである。【００２６】  また、このケース１の内部には、図２に示すように、発電システム１０の機能装置が内蔵されている。この発電システム１０は、蓄電池１１と、前記蓄電池１１と発電機１３からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路１２と、前記スイッチ回路１２に接続された油圧駆動ユニット２０と、前記油圧駆動ユニット２０により回転する発電機１３と、前記発電機１３に接続された出力回路１４とを備えている。そして、出力回路１４は前記スイッチ回路１２と帰還回路１５により接続され、前記発電機により発電された電力の一部が帰還回路１５により帰還され前記油圧駆動ユニット２０の動力に使用されるものである。さらに、この出力回路１４は外部の商用電源と接続するための変換回路４０を備えている。【００２７】  この発電システム１０に使用される蓄電池１１は、一般に自動車などに使用されている鉛蓄電池で電圧は１２Ｖのものを使用し、大型の装置には２個直列にして２４Ｖで使用する。この蓄電池１１からの電力供給と発電機１３からの電力の供給を切り換えるスイッチ回路１２は、比較回路１２ａと切替回路１２ｂを備えるものである。比較回路１２ａはコンパレータを備えており、このコンパレータにより蓄電池１１と発電機１３からの出力電圧を比較し、発電機１３からの出力電圧が蓄電池１１の電圧を上回った場合に、リレーを作動させて切替回路１２ｂを切り換えるものである。【００２８】  また、変換回路４０は図３に示すように、マトリックスコンバータにより構成されるもので、３個のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）ユニット４１，��２，４３により構成されている。これらのＩＧＢＴユニット４１，４２，４３は、それぞれコントロール回路４４に接続され、最適な条件で制御されるものである。そして、コントロール回路４４は、この制御を行うために、それぞれのＩＧＢＴユニット４１，４２，４３の出力電流を検出する検流器４４ａ，４４ｂ，４４ｃを備えている。【００２９】  このマトリックスコンバータは、従来のインバータのように、入力交流電圧を一旦直流に変換してから交流に再変換するのではなく、直接任意の交流電圧に変換することができるので、従来の装置に比べて低損失であると共に、小型、軽量、長寿命、そして入力高調波の発生も防止できるものである。また、このマトリックスコンバータは、複数のスイッチ素子をマトリックス状に配置して、入力交流電圧を裁断／結合させることで、任意の交流電圧を直接出力できるものである。このマトリックスコンバータでは、従来のインバータで必要とされている大型の直流電解コンデンサが不要となり、原理的に高効率、小型、軽量、長寿命の変換回路を実現するものである。【００３０】  これらのＩＧＢＴユニット４１，４２，４３は、それぞれ３個の逆阻止ＩＧＢＴにより構成されている。ＩＧＢＴユニット４１，４２，４３は同一構成のためＩＧＢＴユニット４１のみを説明すると、ＩＧＢＴユニット４１は、図４に示すように、逆阻止ＩＧＢＴ４５，４６，４７により構成されている。これらの逆阻止ＩＧＢＴ４５，４６，４７は、逆阻止ＩＧＢＴを２素子逆並列に接続したものである。この構成により、従来必要とされた直列のダイオードが不要となり、回路が著しく簡素化されると共に、半導体部分で発生するする損失が大幅に低減されるものである。【００３１】  また、スイッチ回路１２に接続された油圧駆動ユニット２０は、図５または図６に示すように、駆動用モータ２１と、前記駆動用モータ２１により駆動される油圧ポンプ２２と、前記油圧ポンプ２２で駆動される往復動するピストンを有する油圧シリンダ２３と、前記油圧シリンダの往復動を回転運動に変換して前記発電機を回転させるクランク２４と、を備えている。さらに、油圧ポンプ２２の圧力を調整する圧力調整弁２５や油圧シリンダ２３の動作方向を制御する方向制御弁２６、流量制御弁２７、油タンク２８などが備えられている。【００３２】  この油圧駆動ユニット２０に使用される駆動用モータ２１は、スイッチ回路１２に接続され直流モータあり、１２Ｖまたは２４Ｖで駆動するようになっている。油圧ポンプ２２は駆動用モータ２１に連結され、油圧シリンダ２３に作動油を供給するもので、通常は歯車ポンプを使用するが、ピストンポンプやベーンポンプを使用してもよい。この油圧ポンプ２２は油タンク２８よりフィルタ２２ａを介して作動油を吸い込むものである。この油圧ポンプ２２から送り出された作動油は、方向制御弁２６に入れられ、この方向制御弁２６で油圧シリンダ２３が往復動作するように制御するものである。【００３３】  また、方向制御弁２６と油圧シリンダ２３の間には流量制御弁２７流量制御弁２７が設けられ、油圧シリンダ２３に供給される油圧が適正になるように作動油の流量を制御するものである。油圧シリンダ２３は、前述の方向制御弁２６���り往復動作を行なうように構成されており、ピストン２３ａとロッド２３ｂを備えており、ロッド２３ｂはリンク２４ａを介してクランク２４に連結されている。【００３４】  また、この油圧シリンダ２３は、図７に示すように、固定ピン２９ａにより揺動自在に固定ブラケット２９に取り付けられている。そのため、シリンダ２３の先端部がクランク２４の回転運動に伴い回転半径分だけ揺動する必要があるが、この動作がスムーズに行われるものである。そして、クランク２４は、図８に示すように、取付台３０の上に据え付けられている。【００３５】  クランク２４は油圧シリンダ２３のピストン２３ａの往復動作をリンク２４ａを介して回転動作に変換するもので、図６に示すように、リンク２４ａはリンク軸２４ｂによりクランクアーム２４ｃ，２４ｃと回転自在に連結されている。クランクアーム２４ｃ，２４ｃはそれぞれのクランク軸２４ｄ，２４ｄに連結されていおり、このクランク軸２４ｄ，２４ｄには回転運動を滑らかにするため、それぞれはずみ車２４ｅ，２４ｅが取り付けられている。【００３６】  また、このはずみ車２４ｅの一方にはプーリ３１が取り付けられ、図９に示すように、プーリ３１にはベルト３２が巻回され、このベルト３２が発電機１３のプーリ１３ａに連結され、このクランク２４の回転動作により発電機１３を回転させて発電するものである。またクランク２４と発電機１３の間には必要に応じて回転数を増すために増速装置を設けてもよい。発電機１３は比較的低速回転でも出力電圧が安定する交流発電機を使用するものである。【００３７】  出力回路１４は、発電機１３の交流出力をそのままＡＣ出力のコンセント（図１）に接続される回路と、交流出力を直流に変換する整流器１４ａを備えている。この整流器１４ａで直流に変換された出力は、前述のＤＣ出力のコネクタ７（図１）に出力されると共に、一部は帰還回路１５を経由してスイッチ回路１２（図１）に出力されている。【００３８】  このように構成されてた油圧を利用した発電システムは、スタート時においては、スイッチ回路１２が蓄電池１１に接続されており、蓄電池１１より電力が供給されて油圧駆動ユニット２０の駆動用モータ２１が回転する。すると、駆動用モータ２１に直結されている油圧ポンプ２２が作動し、作動油を油圧シリンダ２３に送り出す。すると、油圧シリンダ２３のピストン２３ａは方向制御弁２６の制御により往復動作を行い、クランク２４を回転動作させるので、クランク２４に直結されている発電機１３が回転し、発電を行うものである。【００３９】  そして、発電機１３が所定の回転数に達し、所定の出力電圧（蓄電池１１の出力電圧より高い電圧）になると、この出力電圧は帰還回路１５を通じてスイッチ回路１２に出力される。スイッチ回路１２では、比較回路１２ａにより、蓄電池１１の出力電圧と発電機１３の出力電圧が比較され、発電機１３の出力電圧が高いので、リレーが作動してスイッチ回路１２を蓄電池１１側より発電機１３側に切り換えるものである。その結果、油圧駆動ユニット２０の駆動用モータ２１には、油圧駆動ユニット２０の発電機１３の出力電力が供給されて自立運転が行われるものである。【００４０】  次に、本発明の実施の形��を図１０乃至図  を参照して説明する。図１０に示す油圧を利用した発電システムは、前述した油圧を利用した発電システム１０に補助発電装置１００を追加したものである。この補助発電装置１００は、具体的には後述するように、水力発電装置１１０または風力発電装置１２０、或いは太陽光発電装置１３０である。補助発電装置１００は、これらの水力発電装置１１０、風力発電装置１２０、太陽光発電装置１３０を単独で使用してもよいし、二種類の組み合わせでもよく、或いは３種類全てを組み合わせてもよい。そして、この補助発電装置１００より発電システム１０の蓄電池１１に電力を供給するものである。【００４１】  図１１は補助発電装置としての水力発電装置１１０を示すものである。この水力発電装置１１０は、下部に設置された下部貯水槽１１１と、この下部貯水槽１１１の上に設置された上部貯水槽１１２と、この下部貯水槽１１１に設置された給水ポンプ１１３と、この上部貯水槽へ雨水を集めて供給する雨水供給手段１１９と、前記下部貯水槽より上部貯水槽へ水を供給する給水管１１４と、前記上部貯水槽１１２から下部貯水槽１１１へ落下させる水圧管１１５と、この水圧管１１５の下側に設けられた水車部１１８と、この水車部１１８により変速手段１１６を介して駆動する発電機１１７と、を備えたものである。なお、これらを構成部品は、すべて公知のものを使用するので、詳細な説明は省略する。【００４２】  このように構成された水力発電装置１１０は、雨水供給手段１１９で雨水などを集めて上部貯水槽１１２へ供給する。そして、上部貯水槽１１２水圧管１１５を通して水を落下させ、水車部１１８を回すものである。水車部１１８は変速手段１１６を介して連結されている発電機１１７を回して発電し、前述した発電システム１０の蓄電池１１に電力を供給するものである。【００４３】  この水力発電装置１１０においては、蓄電池１１に電力を供給する必要のない時は、発電した電力で下部貯水槽１１１に設置された給水ポンプ１１３を回して、下部貯水槽１１１の水を上部貯水槽１１２に汲み上げて貯水しておくことができ、一度使用した水を繰り返し使用でき、効率的な使用ができるものである。【００４４】  この水力発電装置１１０を補助発電装置１００として接続した発電システム１０は、スタート時においては、蓄電池１１からの電力の供給を必要とするため、蓄電池１１の消費した電力を水力発電装置１１０で補うことができるものである。さらには、発電システム１０から外部に電力を供給する場合においても、水力発電装置１１０からの電力も上乗せして供給できるものである。【００４５】  図１２は補助発電装置としての風力発電装置１２０を示すものである。この風力発電装置１２０は、基台１２１に垂直に設けられた回転軸１２２を備えた縦型発電装置であり、この回転軸１２２の周方向に４枚取り付けられた縦向きの回転翼１２３，１２３，１２３，１２３と、この回転軸１２１と４枚の回転翼１２３とを連結する連結部材１２４と、この基台１２１内に設けられ回転軸１２２に連結された発電機１２５と、を備えたものである。この風力発電装置１２０の回転翼の断面は翼形形状であり、連結部材１２４の断面は縦径より横径が大きい楕円��であることが特徴である。なお、これらを構成部品は、すべて公知のものを使用するので、詳細な説明は省略する。【００４６】  また、この風力発電装置１２０はケーブル１２６で前記発電システム１０の蓄電池１１に接続され、発生した電力を発電システム１０に供給するものである。このように構成された風力発電装置１２０は、縦型発電装置としたので、小型が可能であり、簡単に持ち運びができるものである。そして、回転翼の断面が翼形形状にしたので弱い風力でも効率的に発電することができ、風の方向を選ばないので、どのような場所でも使用できるものである。【００４７】  この風力発電装置１２０を補助発電装置１００として接続した発電システム１０は、スタート時においては、蓄電池１１からの電力の供給を必要とするため、蓄電池１１の消費した電力を風力発電装置１２０で補うことができるものである。さらには、発電システム１０から外部に電力を供給する場合においても、風力発電装置１２０からの電力も上乗せして供給できるものである。【００４８】  図１３は補助発電装置としての太陽光発電装置１３０を示すものである。この太陽光発電装置１３０は、基台ボックス１３１と、この基台ボックス１３１に回転可能に垂設された回転軸１３２と、前記回転軸１３２に固定された太陽電池パネル１３３と、この太陽電池パネル１３３の上端に取り付けられた日照センサ１３４と、この基台ボックス１３１内の回転軸１３２の下端に取り付けられた駆動モータ１３５と、を備え、この日照センサ１３４の出力により太陽電池パネル１３３の向きを太陽に直面する方向に回転させる構成としたものてある。なお、この太陽光発電装置１３０を構成する部品は公知の部品を使用するので、詳細な説明は省略する。【００４９】  また、この太陽光発電装置１３０の日照センサ１３４は、図１４に示すように、所定角度ごとに配置されたスリット１３６で区画された空間に設置された５個のフォトセンサ１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃ，１３７ｄ，１３７ｅを備えたものである。そして、この５個のフォトセンサ１３７ａ〜１３７ｅは、複数のＡ／Ｄコンバータ１３８を介してＣＰＵ１３９に接続されている。この５個のフォトセンサ１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃ，１３７ｄ，１３７ｅの中で、フォトセンサ１３７ｃが太陽電池パネル１３３の向きと一致するように構成されている。【００５０】  このように構成された太陽光発電装置１３０は、太陽の向きを常に５個のフォトセンサ１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃ，１３７ｄ，１３７ｅで監視し、ＣＰＵ１３９はフォトセンサ１３７ｃの出力が最も高くなるようにドライバ１４０に駆動信号を出力し、モータ１３５を駆動して太陽電池パネル１３３の向きを太陽に直面する方向に回転させるものである。従って、この太陽光発電装置１３０は常時、最も効率の良い発電が行えるようになっている。これらのＡ／Ｄコンバータ１３８、ＣＰＵ１３９、ドライバ１４０は基台ボックス１３１内のコントロールボックス１４１に収納されている。そして、この太陽光発電装置１３０で発電された電力は、ケーブル１４２を介して前述の発電システム１０の蓄電池１１に送電される。【００５１】  この太陽光発電装置１３０を補助発電装置１００として接��した発電システム１０は、スタート時においては、蓄電池１１からの電力の供給を必要とするため、蓄電池１１の消費した電力を太陽光発電装置１３０で補うことができるものである。さらには、発電システム１０から外部に電力を供給する場合においても、太陽光発電装置１３０からの電力も上乗せして供給できるものである。【００５２】  また、上述した水力発電装置１１０、風力発電装置１２０、太陽光発電装置１３０は補助発電装置として、個別に発電システム１０に接続した場合を説明したが、水力発電装置１１０と風力発電装置１２０、水力発電装置１１０と太陽光発電装置１３０、或いは風力発電装置１２０と太陽光発電装置１３０を組み合わせて使用できることは勿論であり、さらには水力発電装置１１０、風力発電装置１２０、太陽光発電装置１３０の３種類を同時に組み合わせて補助発電装置として使用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】  本発明に係る油圧を利用した発電システムを使用した発電装置を示す斜視図である。
【図２】  図１の油圧を利用した発電システムの構成を示すブロック図である。
【図３】  図１の油圧を利用した発電システムに使用する変換回路の構成を示すブロック図である。
【図４】  図３の変換回路のＩＧＢＴユニットの構成を示す回路図である。
【図５】  図１の油圧を利用した発電システムの油圧駆動ユニットの構成を示すブロック図である。
【図６】  図５の油圧駆動ユニットの油圧系統を示す断面回路図である。
【図７】  図５の油圧駆動ユニットにおける油圧シリンダとクランクの連結を示す側面図である。
【図８】  図５の油圧駆動ユニットにおけるクランクの構造を示す断面図である。
【図９】  図５の油圧駆動ユニットにおけるクランクと発電機の連結を示す側面図である。
【図１０】  油圧を利用した発電システムに補助発電装置を接続したブロック図である。
【図１１】  補助発電装置の水力発電装置を示すブロック図である。
【図１２】  補助発電装置の風力発電装置を示す斜視図である。
【図１３】  補助発電装置の太陽光発電装置を示す斜視図である。
【図１４】  図１３の太陽光発電装置の日照センサを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】  １      ケース
１ａ    パネル
２      メインスイッチ
３      切換スイッチ
４      メータ
５      メータ
６      コンセント
７      コネクタ
８      ドア
９      キャスタ
１０      発電システム
１１      蓄電池
１２      スイッチ回路
１２ａ    比較回路
１２ｂ    切換回路
１３      発電機
１４      出力回路
１５      帰還回路
２０      油圧駆動ユニット
２１      駆動用モータ
２２      油圧ポンプ
２３      油圧シリンダ
２４      クランク
２５      圧力調節弁
２６      方向制御弁
２７      流量制御弁
２８      油タンク
２９      固定ブラケット
３０      取付台
３１      プーリ
３２      ベルト
４０      変換回路
４１      ＩＧＢＴユニット
４２      ＩＧＢＴユニット
４３      ＩＧＢＴユニット
４４      コントロール回路
４４ａ    検流器
４４ｂ    検流器
４４ｃ    検流器
４１      逆阻止ＩＧＢＴユニット
４２      逆阻止ＩＧＢＴユニット
４３      逆阻止ＩＧＢＴユニット
１００    補助発電装置
１１０    水力発電装置
１２０    風力発電装置
１３０    太陽光発電装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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