(57)【要約】【課題】バッテリーを用いて長時間給電できるようにする。  【解決手段】シャフト１と、該シャフト１に設けたフライホイール２と、シャフト１から回転力を受けて回転するダイナモ３と、シャフト１を回転させるモータ４と、モータ４を駆動すると共にダイナモ３で発電した電気の一部を充電するバッテリー５とを備え、バッテリー５でモータ４を駆動してシャフト１とフライホイール２を回転させる一方、ダイナモ３で発電した電気の一部をバッテリー５に蓄電しながら一部を給電するようにしている。  【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトに設けたフライホイールと、前記シャフトから回転力を受けて回転するダイナモと、前記シャフトを回転させるモータと、前記モータを駆動すると共に前記ダイナモで発電した電気の一部を充電するバッテリーとを備え、前記バッテリーで前記モータを駆動して前記シャフトとフライホイールを回転させる一方、前記ダイナモで発電した電気の一部を前記バッテリーに蓄電しながら一部を給電することを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電装置に関する。更に詳述すると、本発明は、バッテリーで長時間給電可能な発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の非常用電源や携帯用電源などとして、ガソリンエンジンを備える発電機やバッテリー、電気エネルギーを回転エネルギーにして保存するフライホイールを利用した発電装置などが知られている（引用文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９００３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ガソリンエンジンを備える発電機では、燃料がなくなると発電できなくなるため、発電時間を長くするには大型の燃料タンクなどを必要とし、設備の大型化を伴う問題を有する。また、バッテリーを利用した発電装置では、同様にバッテリーの容量が大きくないと、長時間給電できない問題がある。さらに、フライホイールを利用した引用文献１の発電装置では、商用電源が停電した時にエンジン式発電機を起動させるまでの繋ぎの発電装置として、コンデンサに蓄えた大電流で一気にフライホイールを回転させて発電を行うものであり、長時間の発電には適していないものである。
【０００５】
そこで、本発明は、バッテリーを用いて長時間給電できる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】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発電装置は、シャフトと、該シャフトに設けたフライホイールと、前記シャフトから回転力を受けて回転するダイナモと、前記シャフトを回転させるモータと、前記モータを駆動すると共に前記ダイナモで発電した電気の一部を充電するバッテリーとを備え、前記バッテリーで前記モータを駆動して前記シャフトとフライホイールを回転させる一方、前記ダイナモで発電した電気の一部を前記バッテリーに蓄電しながら一部を給電するようにしている。
【０００７】
したがって、駆動開始時にはバッテリーに蓄えられた電流を用いてモータを駆動することによりシャフトを回転させ、さらにフライホイールにより回転エネルギーを増大させて蓄え、回転の慣性力が発電に必要な回転に達してからシャフトの回転でダイナモを駆動させて発電させることができる。そして、発電する電気の一部をバッテリーに蓄電する一方、一部の電気を出力して電気利用機器などに給電する。これにより、バッテリーをチャージしながらの給電を可能としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発電装置によれば、バッテリーに蓄電された電気エネルギーを回転エネルギーに変換してフライホイールに増幅して蓄えると共にこの回転エネルギーを利用してダイナモを駆動させて発電させる一方、発電した一部の電気をバッテリーのチャージに流用しながら一部の電気を給電するので、バッテリーが消耗せずに長時間発電を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１に本発明の発電装置の原理を示す。この発電装置は、シャフト１と、該シャフト１に設けられたフライホイール２と、シャフト１から回転力を受けて回転するダイナモ３と、シャフト１を回転させるモータ４と、モータ４を駆動すると共にダイナモ３で発電した電気の一部を充電するバッテリー５とを備え、バッテリー５でモータ４を駆動してシャフト１とフライホイール２を回転させる一方、ダイナモ３で発電した電気の一部をバッテリー５に蓄電しながら一部を給電するようにしている。
【００１１】
フライホイール２は、中心部を薄肉にして周縁部分を厚肉としたものを使用することが慣性力を挙げる上で好ましく、場合によっては放射状に延びるロッドの先端に錘を取り付けるようにしたものでも良い。また、均一の厚さの円形状のものを使用しても良い。このフライホイール２は軸受け７によって回転自在に支持されているシャフト１にボルト止めなどで固着されている。
【００１２】
モータ４としては、バッテリー５によって駆動されるものであれば特に形式などに限定されるものではなく、一般的には直流モータの使用が好ましい。モータ４とシャフト１とは、直結しても良いが、本実施形態の場合にはプーリ８，９とタイミングベルト１０とによって連結されて、モータ４の回転がシャフト１に伝導されている。また、シャフト１には、プーリ１２，１１とタイミングベルト１３とを介してダイナモ３が連結され、シャフト１の回転が伝導されて発電されるように設けられている。このダイナモ３についても、発電される電気の一部がバッテリーに蓄電されるため、直流発電機の使用が好ましいが、場合によつては交流発電機を採用してインバーターの介在により直流化して蓄電するようにしても良い。
【００１３】
直流発電機を用いた場合において、発電した電気を利用する機器側で交流を必要とする場合には、インバータなどの交直変換素子あるいは機器を介して交流に変換してから給電される。さらに、交流発電機を用いた場合において、発電した電気を利用する機器側で直流を必要とする場合には、インバータなどの交直変換素子あるいは機器を介して直流に変換してから給電される。
【００１４】
バッテリー５とモータ４との間には、起動スイッチ６が設けられ、スイッチ操作によってモータ４を容易に起動できるように構成されている。ここで、バーテリーとモータ４並びにバーテリー５とダイナモとは、それぞれ配線１５によってバーテリー５の電極に結線され、さらに配線１５によって電力消費機器へ給電するように設けられている。尚、これら機器は例えば基板１６に据え付けられている。また、モータ４並びにダイナモ４は、例えば基板１６に固定バンド１４によって据え付けられている。
【００１５】
以上のように構成された発電装置によると、駆動開始時にはバッテリー５に蓄えられた電流を用いてモータ４を駆動することによりシャフト１を回転させ、さらにフライホイール２により回転エネルギーを増大させて蓄え、回転の慣性力が発電に必要な回転に達してからシャフト２の回転でダイナモ３を駆動させて発電させることができる。そして、発電する電気の一部をバッテリー５に蓄電する一方、一部の電気を出力して電気利用機器（図示省略）などに給電する。これにより、バッテリー５をチャージしながらの給電が可能となる。尚、交流機器への給電には、インバータで交流へ変換してから給電する。
【実施例】
【００１６】
図１に示す発電装置を作製して、バッテリーだけで白熱電灯を点灯した場合と本発明の発電装置を用いて点灯した場合とを比較した。シャフト１は、直径１０ｍｍのスティール製である。フライホイール２は、直径２０ｃｍ、重さ５ｋｇの真鍮製ディスクである。ダイナモ３としては、本田自動車社製１２Ｖ自動車用直流発電機を用いた。モータ４としては、同じく本田自動車社製自動車用直流モータを用いた。バッテリー５としては、出光社製１２Ｖ自動車用バッテリー（商品名；Ｄｉｅｈａｒｄ）を用いた。
そして、ダイナモ３とモータ４並びにバッテリー５とは、バッテリー５でモータ４を駆動すると共にダイナモ３で発電した電気の一部をバッテリー５に還流して充電するように配線した。同時に、ダイナモ３で発電した電気の一部を電気利用機器側へ給電するようにした。電気利用機器としては、インバータ（株式会社未来舎製：１２５WATT  AC100V  製造番号040900896）を介して２個の６０Ｗの白熱電球を接続し、蓄電しながら６０Watt電球を２個点灯し続けた。
【００１７】
この実験は、表１に示すように、２〜６時間連続して電灯を点灯することを３〜４日／週、総計１２日間繰り返した。この結果、合計で４８時間電灯を点灯した。しかし、バッテリーの電圧は１２Ｖ〜１１．５Ｖの間を推移しただけでほとんど電圧降下は見られなかった。これに対し、バッテリーから直接電流をとりだし、白熱電球を点灯した場合、１５分程度でバッテリーはあがってしまい、過放電状態となった。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
この結果から、本発明の発電装置は、バッテリーを用いて長時間給電できることが明らかとなった。
【００２０】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。本実施形態では、１組の発電装置を利用する場合について主に説明したが、場合によっては、２組以上の発電装置を組み合わせる、さらには大負荷用と基本負荷用のようなウェイトの異なるフライホイールを用いた２組以上の発電装置を組み合わせ、需要家における電力負荷に応じて稼働する発電装置を切り替えたり、あるいは併用したりすることで、需要家の電力負荷に対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の発電装置の一実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  シャフト
２  フライホイール
３  ダイナモ
４  モータ
５  バッテリー
【図１】
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