(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部熱源により媒体を昇温させる昇温手段と、
固定スクロール及び旋回スクロールで形成される膨張室で前記媒体を膨張させる膨張手段と、
前記旋回スクロールに設けられた旋回軸及び前記旋回軸を偏心して支持する回転軸を有し、前記膨張室で前記媒体が膨張されることにより前記旋回スクロールを介して前記旋回軸に旋回力が伝達され、前記旋回軸の旋回力により前記回転軸が回転することにより電力を得る発電機と、
前記膨張手段で膨張されて仕事を終えた前記媒体を昇温手段に循環させる媒体循環系と、
前記媒体循環系の前記媒体を冷却する冷却手段とを備え、
前記外部熱源は、燃料の燃焼熱を熱源とするものであり、
前記昇温手段は、前記外部熱源により昇温媒体を加熱する手段を備え、昇温媒体の熱を回収して前記媒体を昇温させる手段であり、
前記昇温媒体は水であり、
前記冷却手段は、前記媒体の熱を回収して温水を得る給湯手段である
ことを特徴とする可搬型発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外等で使用する可搬型発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設工事現場や屋外でのキャンプ、あるいは、露店等で、照明や機器の電源が必要となる場合、エンジン（内燃機関）により駆動される発電機を備えた可搬型発電装置が従来から広く使用されている（例えば、下記特許文献１、特許文献２等参照）。一般的に使用される可搬型発電装置は、夜間に使用することが多く、エンジンを駆動させて発電機を作動させるものであるので、騒音に対する配慮は不可欠となっている。このため、従来から提案されている可搬型発電装置では、遮音ケースを用いる等、種々の配慮がなされている。
【０００３】
しかし、可搬型であるため、大掛かりな遮音ケース等を用いることはできず、一般的には燃料が安価なディーゼルエンジンが用いられているため、騒音を充分に抑えることができないのが現状であった。また、内燃機関であるエンジンを駆動させる装置であるため、可搬型で小型のエンジンを用いているとはいえ、排気ガスに対する配慮も必要とされている。
【０００４】
このように、可搬型発電装置は、騒音や排気ガスに対して解決しなければならない問題はあるものの、設置して長期的に使用する装置ではないため、充分な措置が講じられていないのが現状であった。
【特許文献１】特開２００４−６０５６７号公報
【特許文献２】特開２００４−６０５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、内燃機関を用いずに発電動力を得ることができ騒音や排気ガスに対する問題が生じることがない可搬型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】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の可搬型発電装置は、外部熱源により媒体を昇温させる昇温手段と、固定スクロール及び旋回スクロールで形成される膨張室で前記媒体を膨張させる膨張手段と、前記旋回スクロールに設けられた旋回軸及び前記旋回軸を偏心して支持する回転軸を有し、前記膨張室で前記媒体が膨張されることにより前記旋回スクロールを介して前記旋回軸に旋回力が伝達され、前記旋回軸の旋回力により前記回転軸が回転することにより電力を得る発電機と、前記膨張手段で膨張されて仕事を終えた前記媒体を昇温手段に循環させる媒体循環系と、前記媒体循環系の前記媒体を冷却する冷却手段とを備え、前記外部熱源は、燃料の燃焼熱を熱源とするものであり、前記昇温手段は、前記外部熱源により昇温媒体を加熱する手段を備え、昇温媒体の熱を回収して前記媒体を昇温させる手段であり、前記昇温媒体は水であり、前記冷却手段は、前記媒体の熱を回収して温水を得る給湯手段であることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る本発明では、発電手段の回転軸に対して偏心して設けられた旋回軸を介して、媒体の膨張に伴う旋回スクロールの旋回力を回転軸の駆動力として発電を行なうので、１００℃〜２００℃程度の媒体であっても膨張動力を容易に得ることができ、外部熱源により昇温された媒体により発電駆動が可能になる。
そして、携帯ガス等の燃料を熱源として媒体を昇温させることができるので、外部熱源が大掛かりになることがない。
また、昇温媒体を介在させて媒体を昇温させることが可能になり、外部熱源と昇温媒体の状況を任意に設定して効率的に媒体の昇温を行うことができる。
また、水を温めることにより媒体の昇温が行なえる。
また、媒体の冷却を行なうことで温水を得ることができ、発電に加えて給湯の機能を持たせることが可能になる。
【０００８】
このため、内燃機関を用いずに発電手段により発電動力が得られ、騒音や排気ガスに対する問題が生じることがない可搬型の発電装置とすることができる。
【００１５】
また、前記昇温媒体として油を適用することができ、昇温媒体の沸騰を抑制することができると共に、配管の錆び等を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の可搬型発電装置は、内燃機関を用いずに発電動力を得ることができ、騒音や排気ガスに対する問題が生じることがない可搬型発電装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１には本発明の第１実施形態例に係る可搬型発電装置の概略系統、図２には図１中の発電手段の具体的な構造の断面を示してある。
【００２１】
図１に示すように、燃料（例えば、都市ガス、プロパンガス、白灯油等）の燃焼により昇温媒体（水）を加熱する外部熱源としての追焚き器１（昇温媒体を加熱する手段）が備えられ、追焚き器１で加熱された昇温媒体（加熱温水）が循環配管２を介して循環する蓄熱タンク３が備えられている。追焚き器１で加熱された昇温媒体（加熱温水）は循環ポンプ４の駆動により循環配管２を通って追焚き器１と蓄熱タンク３の間を循環する。
【００２２】
一方、市水（例えば、１５℃以下）が貯留される冷却手段としての熱交換タンク５が備えられ、蓄熱タンク３と熱交換タンク５の間には媒体循環路６が設けられている。媒体循環路６には、例えば、フロン系ガスの媒体が充填され、熱交換タンク５で熱回収された媒体が昇圧ポンプ７により蓄熱タンク３側に圧送される。蓄熱タンク３には、循環配管２により追焚き器１で加熱された昇温媒体（加熱水：例えば、８５℃〜１５０℃）が送られ、蓄熱タンク３では、媒体循環路６で送られた媒体が、例えば、８５℃〜１５０℃に加熱される（昇温手段）。
【００２３】
例えば、８５℃〜１５０℃に加熱された媒体は、媒体循環路６により発電手段８に送られ、発電手段８で仕事を終えた媒体（例えば、５０℃）は媒体循環路６により熱交換タンク５に送られ、熱交換タンク５内の市水を温めて、例えば、４０℃〜６０℃の給湯水とされる。発電手段８には、例えば、８５℃〜１５０℃の媒体を膨張する膨張手段９（例えば、循環流式小型スクロール膨張機）が備えられ、膨張手段９の回転軸は発電機１０のロータに接続されている。
【００２４】
つまり、発電手段８は膨張手段９及び発電機１０で構成され、例えば、８５℃〜１５０℃の媒体が膨張手段９で膨張されて回転動力が得られ、膨張手段９の回転動力が発電機１０に伝えられて発電が行なわれ、電力（例えば、４００Ｗ）が回収される。膨張手段９で仕事を終えた媒体は、例えば、５０℃の排気となって媒体循環路６により熱交換タンク５に送られ、給湯水の熱源とされる（給湯手段）。
【００２５】
尚、昇温媒体として水を適用した例を挙げて説明したが、昇温媒体としては油を適用することも可能である。油を適用することにより、１００℃以上の高温とされた場合であっても昇温媒体が沸騰することがなく、昇温媒体を安定して運用することが可能になる。また、循環配管２の錆びに対する対応を考慮する必要がなくなる。更に、油として食用油を適用することが可能である。昇温媒体の油として食用油を用いることで、廃油の処理に際して環境に影響を与えることがない。
【００２６】
図２に基づいて発電手段８を詳細に説明する。
【００２７】
図２に示すように、筒状のケーシング２１の上部には固定スクロール２２が固定され、固定スクロール２２には渦巻状のラップが形成されている。また、ケーシング２１の筒部の内側にはステータ２３が固定され、ステータ２３の内周側には回転軸２４が軸受２５を介して回転自在に支持されている。回転軸２４にはステータ２３に対応するロータ２６が固定され、ステータ２３、ロータ２６等により発電機１０が構成されている。回転軸２４には、旋回軸２７が軸受２８を介して回転自在に支持され、回転軸２４の軸心と旋回軸２７の軸心は偏心した状態になっている。即ち、旋回軸２７は回転軸２４に偏心して回転自在に支持されている。
【００２８】
旋回軸２７は上端が回転軸２４及びケーシング２１から突出して配され、旋回軸２７の上端に旋回スクロール３１が取り付けられている。旋回スクロール３１には固定スクロール２２と同一のラップが設けられ、旋回スクロール３１のラップと固定スクロール２２のラップが重なり合って配されている。旋回スクロール３１のラップと固定スクロール２２のラップが重なり合うことで複数の膨張室３２が形成され、膨張室３２に連通する媒体循環路６が固定スクロール２２に接続されている。尚、図２には媒体が膨張した状態の膨張室３２を示してある。
【００２９】
一方、旋回軸２７の下端が回転軸２４から突出して配され、旋回軸２７の下端は自転防止機構３４に支持されている。自転防止機構３４は、ケーシング２１側に固定されるベース部材に対し旋回移動が可能な旋回部材が設けられ、旋回部材が旋回軸２７に取り付けられたものであり、回転軸２４の回転に伴う旋回軸２７の旋回を許容し、回転軸２４に対する自転を防止する機構とされている。
【００３０】
膨張手段９及び発電機１０で構成される発電手段８では、加熱された（例えば、８５℃〜１５０℃）媒体が媒体循環路６から膨張室３２に送られ、膨張室３２で膨張されることで旋回軸２７が旋回する。旋回軸２７は回転軸２４に対して自転不能とされているので、旋回軸２７が旋回することにより回転軸２４が回転される。回転軸２４の回転により発電機１０が作動して電力が得られ、膨張室３２で順次膨張された媒体（例えば、５０℃）は媒体循環路６により熱交換タンク５（図１参照）に送られる。
【００３１】
膨張手段９を備えた発電手段８は、媒体の膨張動力が旋回スクロール３１の旋回軸２７に伝達され、旋回軸２７の旋回により発電機１０の回転軸２４を回転させる構造となっているので、回転軸２４の始動時の抵抗が大幅に低減され、低トルク状態から回転軸２４の回転をスムーズに行うことができ、トルクと回転速度の関係をリニアに保つことができる。このため、１２０℃程度の中高温の媒体であっても充分に膨張動力を得て発電機１０の回転軸２４を駆動することができ、追焚き器１で加熱した熱媒体により昇温される１２０℃程度の温度の媒体であっても、膨張動力により、例えば、４００Ｗ程度の電力を得ることができる。
【００３２】
上述した可搬型発電装置の作用を説明する。図示の可搬型発電装置は、使用場所に設置して長期にわたり使用されるのではなく、使用場所に運ばれて必要な時にのみ発電が行なわれる。
【００３３】
追焚き器１により昇温媒体が加熱され（例えば、８５℃〜１５０℃）、循環ポンプ４の駆動により循環配管２から蓄熱タンク３に送られる。蓄熱タンク３で熱回収された昇温媒体は循環ポンプ４の駆動により追焚き器１に戻されて加熱される。
【００３４】
蓄熱タンク３では昇温媒体（加熱温水）の熱により媒体が昇温され（例えば、８５℃〜１５０℃）、昇温された媒体が媒体循環路６から発電手段８の膨張手段９の膨張室３２に送られて膨張される。媒体が膨張室３２で膨張されることにより、旋回軸２７が旋回して回転軸２４が回転され、発電機１０が作動して電力が得られる。
【００３５】
そして、膨張室３２で順次膨張された媒体（例えば、５０℃）は媒体循環路６により熱交換タンク５に送られて熱回収され、昇圧ポンプ７で昇圧されて媒体循環路６で蓄熱タンク３に送られて再び昇温される。熱交換タンク５では、膨張室３２で順次膨張された媒体（例えば、５０℃）により、市水が加温されて給湯用の湯にされる。
【００３６】
このため、回転軸２４に対して偏心して設けられた旋回軸２７を介して、媒体の膨張に伴う旋回スクロール３１の旋回力を回転軸２４の駆動力として発電を行なうので、例えば、８５℃〜１５０℃程度の媒体であっても膨張動力を容易に得ることができ、外部熱源により昇温された媒体により発電駆動が可能になる。これにより、内燃機関を用いずに発電手段８により発電動力が得られ、騒音や排気ガスに対する問題が生じることがない可搬型の発電装置とすることができる。
【００３７】
また、熱交換タンク５で媒体の熱を回収して（媒体を冷却して）温水を得るようにしているので、媒体の冷却を行なうことで温水を得ることができ、発電に加えて給湯の機能を持たせることが可能になる。これにより、発電を行なうと共に給湯を行い、暖房等にも利用することが可能になる。
【００３８】
本発明の第２実施形態例を説明する。
【００３９】
図３には本発明の第２実施形態例に係る可搬型発電装置の概略系統を示してある。尚、図１、図２に示した第１実施形態例の可搬型発電装置の構成部材と同一構成部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４０】
図３に示した第２実施形態例の可搬型発電装置は、追焚き器１で加熱した昇温媒体（加熱温水）を熱交換タンク５に循環させる第２循環配管１２を備えたものである。その他の構成は第１実施形態例と同一である。
【００４１】
第２実施形態例の可搬型発電装置では、追焚き器１で加熱した昇温媒体を有効に利用することができる。昇温媒体が加熱温水であれば、給湯の温水に直接混合させることも可能である。
【００４２】
本発明の第３実施形態例、第４実施形態例を説明する。
【００４３】
図４には本発明の第３実施形態例に係る可搬型発電装置の概略系統、図５には本発明の第４実施形態例に係る可搬型発電装置の概略系統を示してある。尚、図１、図２に示した第１実施形態例の可搬型発電装置の構成部材と同一構成部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４４】
図４に示すように、燃料（例えば、携帯燃料等）の燃焼により熱源を得るコンロ１４が設けられ、コンロ１４によりオイルバス１５内の油が加熱される。オイルバス１５と熱交換タンク５の間には媒体循環路６が設けられ、オイルバス１５では、媒体循環路６で送られた媒体が、例えば、８５℃〜１５０℃に加熱される。その他の構成は第１実施形態例と同一である。
【００４５】
また、図５に示すように、燃料（例えば、携帯燃料等）の燃焼により熱源を得るコンロ１４が設けられ、コンロ１４により加熱される加熱部１７が媒体循環路６に形成されている。加熱部１７では、媒体循環路６で送られる媒体が、例えば、８５℃〜１５０℃に加熱される。その他の構成は第１実施形態例と同一である。
【００４６】
第３実施形態例及び第４実施形態例の可搬型発電装置では、簡易なコンロ１４を用いて手軽に発電を行うことができる。
【００４７】
第１実施形態例〜第４実施形態例の可搬型発電装置では、熱交換タンク５を用いて市水を温水として給湯する例を挙げて説明したが、冷却タンクに市水を貯めて温水として給水することも可能である。また、市水に代えて、熱交換タンク５や冷却タンクに恒温循環器等からの恒温水を供給することも可能である。更に、給湯を行なわずに、流水により媒体を冷却する機能を持たせる構成にすることも可能である。この場合の流水としては、市水や各種施設の排水、雨水等を利用することが可能である。更に、外部熱源に付加して環境エネルギー（太陽熱や大気からの吸熱）の熱を用いて媒体を加熱する構成を適用することも可能である。
【００４８】
上述した実施形態例の可搬型発電装置は、内燃機関を用いずに発電動力を得ることができ、騒音や排気ガスに対する問題が生じることがない可搬型発電装置となる。このため、使用場所や使用時間帯等の制約を大幅に減らすことが可能になり、手軽に発電を実施することができ、電源の確保が極めて容易になる。また、内燃機関を用いずに追焚き器１やコンロ１４の排ガスが生じるだけなので、可搬型発電装置が普及することにより、トータルのＣＯ２の排出が減少し、ＣＯ２削減に対して有利な装置となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、屋外等で使用する可搬型発電装置の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る可搬型発電装置の概略系統図である。
【図２】図１中の発電手段の詳細断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態例に係る可搬型発電装置の概略系統図である。
【図４】本発明の第３実施形態例に係る可搬型発電装置の概略系統図である。
【図５】本発明の第４実施形態例に係る可搬型発電装置の概略系統図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  追焚き器
２  循環配管
３  蓄熱タンク
４  循環ポンプ
５  熱交換タンク
６  媒体循環路
７  昇圧ポンプ
８  発電手段
９  膨張手段
１０  発電機
１２  第２循環配管
１４  コンロ
１５  オイルバス
１７  加熱部
２１  ケーシング
２２  固定スクロール
２３  ステータ
２４  回転軸
２５、２８  軸受
２６  ロータ
２７  旋回軸
３１  旋回スクロール
３２  膨張室
３４  自転防止機構
【図１】
0005250733.tif 000002
【図２】
0005250733.tif 000003
【図３】
0005250733.tif 000004
【図４】
0005250733.tif 000005
【図５】
0005250733.tif 000006