(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
この電動モータにより駆動される発電機と、
前記電動モータに電力を供給する充電可能な第１バッテリ部及び第２バッテリ部とを備え、
前記発電機からの発電出力を負荷接続部に供給可能に構成するとともに、前記第１バッテリ部及び前記第２バッテリ部にも供給可能に構成し、
前記第１バッテリ部からの電力を前記電動モータに供給するとともに、前記発電出力を前記第２バッテリ部に供給する第１状態と、前記第２バッテリ部からの電力を前記電動モータに供給するとともに、前記発電出力を前記第１バッテリ部に供給する第２状態とに切り換えるための切り換え機構と、
前記第１バッテリ部及び前記第２バッテリ部におけるバッテリ電圧を監視可能な電圧検出手段と、前記バッテリ電圧の検出結果が所定レベルに低下したことに基づいて前記切り換え機構により前記第１状態と前記第２状態との切り換えを制御する制御機構と、
前記電動モータの回転速度を変更する速度変更手段と、
前記電動モータの前記回転速度を検出するセンサーと、
前記回転速度を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
電動モータと、
この電動モータにより駆動される少なくとも２つの第１発電機および第２発電機と、
前記電動モータに電力を供給する充電可能な第１バッテリ部及び第２バッテリ部とを備え、
前記第１発電機からの発電出力を前記第１バッテリ部及び前記第２バッテリ部に供給可能に構成すると共に、前記第２発電機からの発電出力を負荷接続部に供給可能に構成し、
前記第１バッテリ部からの電力を前記電動モータに供給するとともに、前記第１発電機による前記発電出力を前記第２バッテリ部に供給する第１状態と、前記第２バッテリ部からの電力を前記電動モータに供給するとともに、前記第１発電機による前記発電出力を前記第１バッテリ部に供給する第２状態とに切り換えるための切り換え機構と、
前記第１バッテリ部及び前記第２バッテリ部におけるバッテリ電圧を監視可能な電圧検出手段と、前記バッテリ電圧の検出結果が所定レベルに低下したことに基づいて前記切り換え機構により前記第１状態と前記第２状態との切り換えを制御する制御機構と、
前記電動モータの回転速度を変更する速度変更手段と、
前記電動モータの前記回転速度を検出するセンサーと、
前記回転速度を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする発電装置。
【請求項３】
前記発電出力はＤＣ−ＡＣ変換ユニットを介して前記負荷接続部に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記第１発電機及び前記第２発電機は、前記電動モータと並列的に連結されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記第１発電機と前記第２発電機のいずれか一方を前記電動モータと連結し、前記第１発電機と前記第２発電機とを直列的又は並列的に連結することを特徴とする請求項２又は３に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータおよび発電機により構成される効率のよい発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場、オフィス、学校、病院、一般家庭等で電気製品や装置、機械類を駆動する場合には、通常商用電源を用いて電力の供給を受けて上記電気製品等を作動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電力会社におけるトラブルや天変地災等による停電で商用電源が使用できなくなったりすることがあり、かかる場合には自力で発電できるように発電装置を備えておくことが好ましい。また、自動車等のガソリンで駆動される乗り物においては、環境汚染の問題から電気で駆動できるようにすることが望まれてきており、そのためにも発電装置を自動車等に搭載することが必要となってくる。また、同じ発電装置にしても変換効率のよいものが求められてくるのはコストの面からも当然である。本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、変換効率がよく長時間使用できる発電装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る発電装置は、電動モータと、この電動モータにより駆動される発電機と、前記電動モータに電力を供給する充電可能な第１バッテリ部及び第２バッテリ部とを備え、前記発電機からの発電出力を負荷接続部に供給可能に構成するとともに、前記第１バッテリ部及び前記第２バッテリ部にも供給可能に構成し、前記第１バッテリ部からの電力を前記電動モータに供給するとともに、前記発電出力を前記第２バッテリ部に供給する第１状態と、前記第２バッテリ部からの電力を前記電動モータに供給するとともに、前記発電出力を前記第１バッテリ部に供給する第２状態とに切り換えるための切り換え機構と、前記第１バッテリ部及び前記第２バッテリ部におけるバッテリ電圧を監視可能な電圧検出手段と、前記バッテリ電圧の検出結果に基づいて前記切り換え機構により前記第１状態と前記第２状態との切り換えを制御する制御機構と、前記電動モータの回転速度を変更する速度変更手段と、前記電動モータの前記回転速度を検出するセンサーと、前記回転速度を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
この構成による発電装置の作用・効果は次の通りである。
電動モータにより発電機が駆動されるように構成されており、電動モータに電力を投入することにより発電機を駆動して発電出力を取り出すことができる。この電動モータへの電力供給用として第１バッテリ部と第２バッテリ部とを備えており、これを切り換えて使用する。例えば、第１バッテリ部から電力を供給するようにしている第１状態では、発電出力の一部を第２バッテリ部の方に供給している。これにより第２バッテリ部におけるバッテリを充電する。また、発電出力の一部は負荷接続部にも供給されており、これにより負荷（電気製品、機械等）を駆動することができる。
【０００６】
ここで、第１バッテリ部のバッテリ電圧を電圧検出手段により監視しており、バッテリ電圧が低下してくると、切り換え機構を作動させて、こんどは今まで充電されていた第２バッテリの電力を電動モータに供給するように切り換える。一方、電圧の低下した第１バッテリ部の方は発電機からの発電出力の供給を受けて充電されるようになる（第２状態）。
【０００７】
以上のように、バッテリ電圧を監視しながら適宜第１バッテリ部と第２バッテリ部とを切り換えながら、電動モータを駆動して発電機を作動させ発電出力を得るようにしている。  本発明はさらに、前記電動モータの回転速度を変更する速度変更手段と、前記電動モータの前記回転速度を検出するセンサーと、前記回転速度を表示する表示手段とを備えている。この速度変更手段を設けることにより、変換効率の最もよいところでの電動モータの回転速度を試験的に求めることが可能となる。また、電動モータの回転速度をセンサーにより検出してこれを表示させることで、回転速度の確認を行うことができる。これにより、変換効率がよく長時間の使用に耐える発電装置とすることができた。
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係る別の発電装置は、電動モータと、この電動モータにより駆動される少なくとも２つの第１発電機および第２発電機と、前記電動モータに電力を供給する充電可能な第１バッテリ部及び第２バッテリ部とを備え、前記第１発電機からの発電出力を前記第１バッテリ部及び前記第２バッテリ部に供給可能に構成すると共に、前記第２発電機からの発電出力を負荷接続部に供給可能に構成し、前記第１バッテリ部からの電力を前記電動モータに供給するとともに、前記第１発電機による前記発電出力を前記第２バッテリ部に供給する第１状態と、前記第２バッテリ部からの電力を前記電動モータに供給するとともに、前記第１発電機による前記発電出力を前記第１バッテリ部に供給する第２状態とに切り換えるための切り換え機構と、前記第１バッテリ部及び前記第２バッテリ部におけるバッテリ電圧を監視可能な電圧検出手段と、前記バッテリ電圧の検出結果に基づいて前記切り換え機構により前記第１状態と前記第２状態との切り換えを制御する制御機構と、前記電動モータの回転速度を変更する速度変更手段と、前記電動モータの前記回転速度を検出するセンサーと、前記回転速度を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
最初に説明した発電装置と、この構成による発電装置との構成上の違いは、少なくとも２つの第１発電機と第２発電機を備えている点である。第１発電機の発電出力は、第１バッテリ部と第２バッテリ部の充電を行うために用いられる。第２発電機の発電出力は、負荷接続部に供給されて負荷を駆動するために用いられる。発電機の設置数に関しては、例えば、第２発電機を増設することにより、より多くの負荷を接続することが可能になる。切り換え機構の構成及び機能に関しては前述した通りである。
【００１０】
以上のように、バッテリ電圧を監視しながら適宜第１バッテリ部と第２バッテリ部とを切り換えながら、電動モータを駆動して第１、第２発電機を作動させ発電出力を得るようにしている。本発明はさらに、前記電動モータの回転速度を変更する速度変更手段と、前記電動モータの前記回転速度を検出するセンサーと、前記回転速度を表示する表示手段とを備えている。この速度変更手段を設けることにより、変換効率の最もよいところでの電動モータの回転速度を試験的に求めることが可能となる。また、電動モータの回転速度をセンサーにより検出してこれを表示させることで、回転速度の確認を行うことができる。これにより、変換効率がよく長時間の使用に耐える発電装置とすることができた。
【００１１】
本発明の好適な実施形態として、前記発電出力はＤＣ−ＡＣ変換ユニットを介して前記負荷接続部に供給されるように構成されているものがあげられる。
つまり、発電出力として直流電圧を取り出せるようにした場合、これを交流電圧に変換することにより、通常の商用電源と同じような接続をすることができる。すなわち、負荷接続部に設けたコンセント部に電気製品等のプラグをそのまま差し込むことにより電気製品等を使用することができる。これにより、使い勝手のよい発電装置とすることができた。
【００１２】
本発明の別の好適な実施形態として、前記第１発電機及び前記第２発電機は、前記電動モータと並列的に連結されているものがあげられる。これにより、第１発電機と第２発電機とを上下方向に積み重ねた状態にて設置することが可能になるので、設置面積を押さえた発電装置を構成することができる。
【００１３】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記第１発電機と前記第２発電機のいずれか一方を前記電動モータと連結し、前記第１発電機と前記第２発電機とを直列的又は並列的に連結するものがあげられる。
【００１４】
これにより、発電機同士を直列的又は並列的に連結しているから第１発電機又は第２発電機の増設が簡単に行えるという利点がある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を図面を用いて説明する。
＜第１実施形態＞
本発明にかかる発電装置の好適な実施形態の外観図を図１に示す。この発電装置は、電動モータ１と、第１発電機２と、第２発電機３とを備えている。電動モータ１の出力軸にはモータプーリ４が取り付けられており、このモータプーリ４には第１溝４ａと第２溝４ｂとが形成されている。また、第１発電機２の入力軸には第１プーリ５が、第２発電機３の入力軸には第２プーリ６がそれぞれ取り付けられている。モータプーリ４と第１プーリ５との間には第１ベルト７が巻回され、モータプーリ４と第２プーリ６との間には第２ベルト８が巻回されている。この構成により、電動モータ１により第１、第２発電機２，３が駆動され、かつ、第１、第２発電機２，３は電動モータ１と並列的に接続されていることになる。なお、第２発電機２は、設置台９の上に搭載されており平面的なスペースが大きくならないようにしている。
【００１８】
次に、図２により第１実施形態にかかる発電装置のブロック構成図を示す。電動モータ１に電力を供給するための第１バッテリ部１０と第２バッテリ部１１とが備えられている。各バッテリ部１０，１１は、単一のバッテリ（電池）又は複数のバッテリが並列又は直列に接続した状態で構成されている。
【００１９】
切り換え機構として機能するリレー装置１４が設けられており、第１バッテリ部１０は第１主スイッチ１２を介して、第２バッテリ部１１は第２主スイッチ１３を介してそれぞれリレー装置１４に接続される。リレー装置１４における配線構造は図２に示すように、第１バッテリ部１０からの電力が電動モータ１に供給される第１状態と、第２バッテリ部１１からの電力が電動モータ１に供給される第２状態とのいずれかの状態が選択されるように切り換えがされる。
【００２０】
また、各バッテリ部１０，１１からの電力はダイレクトに電動モータ１に供給されるのではなく、制御ユニット１５を介して供給されるように構成されている。制御ユニット１５（制御機構に相当する。）は、電動モータ１の可変速運転を行うための制御装置である。
各バッテリ部１０，１１の電圧値は、電圧検出手段１５ａにより常時監視されており、現在電動モータ１に電力を供給している方のバッテリの電圧値が所定のレベル以下に低下したことを検出すると、リレー装置１４に切り換え指令信号を出し、他方のバッテリからの電力供給に切り換える。このように、バッテリ電圧の検出結果に基づいて第１状態と第２状態の切り換えを制御できるように構成している。
【００２１】
また、リレー装置１４から制御ユニット１５への接続線（＋側）から配線を分岐させており、制御用スイッチ１６とＲＵＮスイッチ１７とを設けている。第１、第２主スイッチ１２，１３を入れると共に制御用スイッチ１６を入れることにより、制御ユニット１５に電源を投入することができる。ＲＵＮスイッチ１７は、実際に電動モータ１を起動するためのスイッチであり、第１、第２主スイッチ１２，１３および制御用スイッチ１６を入れた状態でＲＵＮスイッチ１７を入れることにより電動モータ１を起動することができる。
【００２２】
電動モータ１の回転速度を変更するための速度変更手段としてポテンショメータ１８が設けられている。このポテンショメータ１８を操作することにより、電動モータ１に印加される電圧値を変更し回転速度を可変としている。電動モータ１には、ロータリエンコーダ等で構成されるセンサー２０が設けられており、電動モータ１の回転速度を検出することができる。検出された回転速度は、速度表示手段１９により表示させることができる。速度表示手段１９としては、例えば液晶モニター等がある。電動モータ１の回転速度を可変にすることにより、変換効率のもっとも高くなるような回転速度にて発電を行うように設定することができる。
【００２３】
第１発電機２の発電出力はリレー装置１４を介して、第１バッテリ部１０又は第２バッテリ部１１を構成するバッテリを充電する。リレー装置１４が第１状態であれば第２バッテリ部１１に発電出力が供給され、第２状態であれば第１バッテリ部１０に発電出力が供給されてバッテリを充電するようにしている。
【００２４】
第２発電機２の発電出力はＤＣ−ＡＣ変換ユニット２１の負荷接続部２１ａを介して接続される負荷に供給される。ＤＣ−ＡＣ変換ユニット２１は、第２発電機２からの出力が直流電圧であることから、これを商用電源と同じ交流１００Ｖの交流電圧に変換するための装置である。負荷接続部２１ａには、コンセント（アウトレット）が１つ又は複数設けられており、負荷のプラグ２２を差し込むことができる。負荷としては電気製品や機械装置等である。
【００２５】
＜作動フローチャート＞
次に、図２に示す発電装置の基本的な作動を図３のフローチャートにより説明する。まず、各スイッチ１２，１３，１６，１７を投入する（＃１）。なお、最初はリレー装置１４は第１状態に切り換えられてあるとする。このとき、第１バッテリ部１０から電力が電動モータ１に供給され、電動モータ１により第１、第２発電機２，３を駆動する。第２バッテリ部１１は第２発電機３の発電出力により充電される。そして、電圧検出手段１５ａにより第１バッテリ部１０における電圧値を監視し所定値以上か否かを判断する（＃２）。所定値以上であれば、引き続いて第１バッテリ部１０により電動モータ１が駆動される。
【００２６】
第１バッテリ部１０の電圧値が所定レベルよりの低下したことが検知されると、リレー装置１４を作動するような指令信号が与えられる。これにより、リレー装置１４は第１状態から第２状態に切り換る（＃３）。これにより、今度は第２バッテリ部１１により電動モータ１が駆動されると共に、第１発電機２の発電出力は第１バッテリ部１０に供給されてバッテリ充電がされる。このように、電圧値が所定レベル以下に低下した第１バッテリ部１０を充電していく。
【００２７】
ステップ＃２と同様に第２バッテリ部１１の電圧値を監視し所定値以上か否かを判定する（＃４）。第２バッテリ部１１の電圧値が低下すれば、再びリレー装置１４を作動させて（＃５）、ステップ＃２に戻る。以上の動作を繰り返す。このように、第１バッテリ部１０と第２バッテリ部１１とは電力供給と充電とを交互に繰り返す。これにより発電装置を長時間使用することができ自家発電用として利用することが可能である。
【００２８】
＜第２実施形態＞
本発明にかかる発電装置の好適な第２実施形態を図４により説明する。図４では主要な部分のみが図示されている。第２実施形態では、発電機２３は１つだけ電動モータ１とベルト２４により連結されている。発電機２３の発電出力は、リレー装置１４を介して第１、第２バッテリ部１０，１１に供給されると共に、ＤＣ−ＡＣ変換ユニット２１にも供給される。この実施形態では発電機２３は１つですむので発電装置を小型化することができる。
【００２９】
＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態を示す。図１、図２では第１発電機２と第２発電機３とは、電動モータ１と並列的に連結されているが、図５では第１発電機２と第２発電機３とが直列的に連結されており、第１発電機２が電動モータ１とベルト７により連結される。なお、第１発電機２の代わりに第２発電機３を電動モータ１とベルト７で連結するようにしてもよい。
【００３０】
＜その他の変形例＞
（１）第１バッテリ部１０と第２バッテリ部１１にさらにバッテリ部を付加して、循環してバッテリ部を切り換え使用できるように構成してもよい。
（２）第１実施形態では、２つの発電機２，３を電動モータ１と連結しているが、さらに多くの発電機を並列的に連結してもよい。
（３）第３実施形態では、２つの発電機２，３を直列的に連結しているが、さらに多くの発電機を直列的に連結してもよい。
（４）発電機の直列的連結と並列的連結とを組み合わせて構成してもよい。
（５）第３実施形態において第１発電機２と第２発電機３とを並列的に連結してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる発電装置の好適な実施形態の外観図
【図２】第１実施形態にかかる発電装置のブロック構成図
【図３】第１実施形態にかかる発電装置の作動フローチャート
【図４】第２実施形態にかかる発電装置の構成を示す図
【図５】第３実施形態にかかる発電装置の構成を示す図
【符号の説明】
１      電動モータ
２      第１発電機
３      第２発電機
１０    第１バッテリ部
１１    第２バッテリ部
１４    リレー装置（切り換え機構）
１５    制御ユニット
１５ａ  電圧検出手段
１８    ポテンショメータ
１９    速度表示手段
２０    センサー
２１    ＤＣ−ＡＣ変換ユニット
２１ａ  負荷接続部
【図１】
0004651765.tif 000002
【図２】
0004651765.tif 000003
【図３】
0004651765.tif 000004
【図４】
0004651765.tif 000005
【図５】
0004651765.tif 000006