(57)【要約】      （修正有）【課題】始動時のみバッテリを使用するだけで、回転力を得ることが出来るようにした発電エンジン装置を提供する。【解決手段】バッテリ９で直流モータ３を回転させ、その回転力で単相交流同期発電機１を駆動し発電させる。その発電電力を変圧器や整流回路を経て直流モータ１８に印加し、これを回転させて回転力を得ると共に、発電電力の一部を使ってバッテリ９を充電しておく。【選択図】図１
0003158548.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
単相交流同期発電機１と、
該単相交流同期発電機１と回転伝達軸２で連結された第１の直流モータ３と、
該第１の直流モータ３に起動スイッチ５を経て接続されたバッテリ９と、
前記単相交流同期発電機１の出力が１次側に接続され、２次側に第１の整流回路７が接続された第１の変圧器８と、
該整流回路７の直流出力側に接続された第１の平滑用コンデンサ６と、
該第１の平滑用コンデンサ６を前記第１の直流モータ３に接続する運転スイッチ４と、
前記バッテリ９にそれぞれ並列に接続された第２の平滑用コンデンサ１０及び第２の整流回路１１と、
該第２の整流回路１１の交流端子に１次側が接続され、２次側が充電用スイッチ１３を介して単相交流同期発電機１に接続された第２の変圧器１２と、
１次側がスイッチ１４を介して単相交流同期発電機１の出力に接続され、２次側が第３の整流回路１６の交流端子に接続された第３の変圧器１５と、
該第３の整流回路１６の直流端子間に並列に接続された第３の平滑用コンデンサ１７及び第２の直流モータ１８とを具え、
該第２の直流モータ１８より回転出力を取り出すようにした
ことを特徴とする発電エンジン装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、始動時のみバッテリを使用するだけで、回転力を得ることが出来るようにした発電エンジン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の発電装置やエンジン装置は、ダムに貯めた水のエネルギーを利用したり、石炭や石油を燃やして得る熱のエネルギーを利用するものであった。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】  従来の発電エンジン装置では、例えば石炭や石油などの燃料を次々と補給してやらねばならないし、多くの炭酸ガスを排出してしまい、地球の温暖化に悪影響を及ぼすなどという問題点があった。
本考案は、このような問題点を解決することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  前記課題を解決するため、本考案では、次のような構成の発電エンジン装置を提案する。即ち、単相交流同期発電機１と、該単相交流同期発電機１と回転伝達軸２で連結された第１の直流モータ３と、該第１の直流モータ３に起動スイッチ５を経て接続されたバッテリ９と、前記単相交流同期発電機１の出力が１次側に接続され、２次側に第１の整流回路７が接続された第１の変圧器８と、該整流回路７の直流出力側に接続された第１の平滑用コンデンサ６と、該第１の平滑用コンデンサ６を前記第１の直流モータ３に接続する運転スイッチ４と、前記バッテリ９にそれぞれ並列に接続された第２の平滑用コンデンサ１０及び第２の整流回路１１と、該第２の整流回路１１の交流端子に１次側が接続され、２次側が充電用スイッチ１３を介して単相交流同期発電機１に接続された第２の変圧器１２と、１次側がスイッチ１４を介して単相交流同期発電機１の出力に接続され、２次側が第３の整流回路１６の交流端子に接続された第３の変圧器１５と、該第３の整流回路１６の直流端子間に並列に接続された第３の平滑用コンデンサ１７及び第２の直流モータ１８とを具え、該第２の直流モータ１８より回転出力を取り出すようにした。
【考案の効果】
【０００５】  本考案によれば、次のような効果がある。
まず、石炭や石油などの燃料を次々と補給してやる必要がなくなる。また、燃料を燃やしてはいないので、炭酸ガスを全く排出しない。そのため、地球の温暖化を防止するのに役立つ。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】  以下、本考案の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本考案の第１の実施形態を示す図である。図１において、１は単相交流同期発電機、２は回転伝達軸、３は直流モータ、４は運転スイッチ、５はエンジン起動スイッチ、６は平滑用コンデンサ、７は整流回路、８は変圧器、９はバッテリ、１０は平滑用コンデンサ、１１は整流回路、１２は変圧器、１３は充電用スイッチ、１４はエンジンスイッチ、１５は変圧器、１６は整流回路、１７は平滑用コンデンサ、１８は直流モータ、１９は回転伝達軸である。【０００７】  エンジン起動スイッチ５を入れると、バッテリ９の電源回路につながり、バッテリ電流が流れ、そのバッテリ９の電流により直流モータ３が始動する。直流モータ３が回転を始めることにより、直流モータ３の回転伝達軸２により直結された単相交流同期発電機１が始動し、発電が開始される。そして直流モータ３と単相交流同期発電機１の回転が十分に上がったら、運転スイッチ４を入れ、起動スイッチ５を切る。【０００８】  単相交流同期発電機１の回転により発生した発電電流が直流モータ３の回路に流れ、直流モータ３がその電流により回転を続ける。直流モータ３が回転を続けると単相交流同期発電機１も回転を続ける。エンジン起動スイッチ５には鉛電池６個程を直列に配列した電圧電流が供給されるが、この回路はバッテリ電流が用いられるため、直流モータ３の定格に合わせるため、抵抗器及びアース等を用いる必要がある。
単相交流同期発電機１は同期発電機であり、或る程度高圧の発電を行うため、回転速度を高めることが要求されるので、永久磁石の重量もあり、直流モータ３への供給電圧を７０Ｖ位と想定している。しかし、発電機の重量により場合によっては、バッテリ９の鉛電池の数を増やして８個から１０個位にしてもよいと考える。【０００９】  いずれにしてもバッテリ９を使用するのはエンジンの始動時のみであるが、それによって直流モータ３の能力も高めなければならないかも知れない。変圧器１５での昇圧は望ましくないので、単相交流同期発電機１での発電には、電圧は出来るだけ大きく、電流は小さい発電方式が望ましい。
小型電気自動車，小型船舶等の電気エンジンの動力となるのは、第２の直流モータ１８であるので、十分な回転力を第２の直流モータ１８の回転伝達軸１９に与えなければならない。第２の直流モータ１８の定格に合うように変圧器１５で電圧電流を調節しやすいように、単相交流同期発電機１で十分な電圧を得なければならない。電流は調節が容易である。第２の直流モータ１８の出力を、小型電気自動車，小型船舶等のエンジンとして十分な性能を与えなければならない。又、この電気エンジンを小型自動車，小型船舶等のエンジンとして用いる場合、第２の直流モータ１８の回転伝達軸１９をトランスミッションに連結し、小型電気自動車，小型船舶等の速度を調節する。【００１０】  エンジン起動スイッチ５を入れ、第１の直流モータ３の回転が上がり、単相交流同期発電機１の回転も上がり、発電が安定したら、エンジンの運転スイッチ４を入れ、起動スイッチ５を切る。この操作を５０秒以内に行うことが必要である。５０秒以内にこの操作が終了しない時は、自動的にエンジンの運転が停止する安全装置が必要である。なぜなら、エンジン始動時、第１の直流モータ３の回路にバッテリ電流と発電電流が共に流れ、直流モータ３の定格の２倍の電流が流れるからである。直流モータ３内の配線が５０秒位の時間以内だったら、定格の２倍位の過重電流でも耐えられるためである。【００１１】  単相交流同期発電機１で発電された電流は交流である。この交流電流を変圧器８で第１の直流モータ３の定格に適正な電圧電流に調節し、整流回路７により単相交流同期発電機１で発電された交流電流を整流して直流電流とし、コンデンサ６によりこの整流回路７で変換されたデコボコの直流電流を平滑し、第１の直流モータ３へとこの平滑された直流電流を供給する。バッテリ９を用いるのは、エンジン始動の時のみである。
又、充電用スイッチ１３を入れると、充電回路に単相交流同期発電機１により発電された電流が流れ、充電回路は働き始め、変圧器１２により充電に必要な電圧電流に調節され、整流回路１１により充電に必要な直流電流に変換され、コンデンサ１０によりその充電用直流電流を平滑し、効率良くバッテリ９は充電される。【００１２】  運転スイッチ４を入れ、起動スイッチ５を切り、安定して単相交流同期発電機１が回転を始めたら、エンジンスイッチ１４を入れる。すると、変圧器１５に単相交流同期発電機１により発電された電流が流れ、第２の直流モータ１８を稼動させるのに必要な電圧電流に調節された誘導電流が発生し、その誘導交流電流を整流回路１６により直流電流に変換し、コンデンサ１７によりその変換直流電流を平滑する。
第２の直流モータ１８が、そのまま小型自動車，小型船舶等のエンジンの動力となるため、十分な出力を持たなければならない。この平滑された直流電流により、第２の直流モータ１８は稼動されるが、この直流モータ１８により伝達される回転力は、直流モータ１８の回転伝達軸１９により伝えられ、このエンジンの動力となり、変速ギヤ（トランスミッション）へと連結される。【００１３】  図２は、本考案の第２の実施形態を示す図である。符号は図１のものに対応し、２０は３相同期発電機である。この実施形態では、中型，大型の自動車及び通常の船舶等のエンジンとして十分に大きな、図２には図示してないが、第２の直流モータ１８により回転される３相同期発電機２０の３相発電電流により、３相モータ２１を回転する。【００１４】  図３は、本考案の第３の実施形態を示す図である。符号は図２のものに対応し、２１は３相モータ、２２は回転伝達軸、２３は３相同期発電機である。図３の３相モータ２１は、出力回転力共に第２の直流モータ１８より大きく、強力な回転力を得るようにする。図１のエンジンは小型乗用車，小型船舶等のエンジンとして用いるが、図２，図３のエンジンは、中型，大型の乗用車，船舶，バス，ライトバン，トラック等のエンジンとして有用であり、発電機２台，直流モータ２台，３相モータ１台及びバッテリを６個程積むことになるが、電気回路は簡単で、そんなに場所を取らず、乗用車のようにスペースが狭くても十分に搭載可能である。【００１５】  図１のエンジンは、直接の動力は第２の直流モータ１８である。回転力は単相交流同期発電機１の出力にかかっている。単相交流同期発電機１は電極の少ない結線方式にし、発電電流の電圧を高くし、電流は低くする。従って、変圧器１５に流れ込んできた発電電流の電圧は減圧し、電流は増電する。それにより、第２の直流モータ１８は、かなり出力の大きなモータとなる。第２の直流モータ１８は、そのように設定し、変圧器１５はそれに適合するように電圧電流を調節する。【００１６】  図２，図３のエンジンは更に高い出力の３相モータ２１を、図２には図示していないが、３相同期発電機２０に連結することにより、更に強い回転力を持ったエンジンとなり、前記のように、中型，大型の乗用車，船舶，バス，トラック，ライトバン等のエンジンとなる。
３相同期発電機２０は同期発電機であるので、高い出力にするため、発電部分の永久磁石も大きくなるので、積載可能な体積を保ちながら、単相交流同期発電機１より大きな電圧を得るようにする。３相モータ２１に強く大きな回転力を与えなければならない。【００１７】  しかし、発電機及び３相モータの出力等により、実際に設計した場合に、３相同期発電機２０のＲ，Ｓ，Ｔの配線に３相モータ２１の定格に合うように抵抗及びアースを設ける必要が生じる場合も、同時に電圧調整器もＲ，Ｓ，Ｔの配線に用いなければならないかも知れない。
第２の直流モータ１８は３相同期発電機２０を十分高速回転させ得る能力があればよく、エンジンの直接の動力として用いる場合と異なるため、それ程の強力な出力は必要ないと考えている。【００１８】  図３のエンジンは第３のモータ，３相モータ２１に、第３の発電機、３相同期発電機２３を連結する。この３相同期発電機２３は、第２の３相同期発電機２０より更に大きな発電量を得なければならない。そうでなければ意味がない。
３相同期発電機２０より更に能力を高め、高出力のエンジンとして、３相モータとしては２台目の第４のモータ（図示していない）を連結する。十分搭載スペースのある１００トンクラスのトラックや大型バスのエンジンとする。又、３相モータの方が回転力は強い。発電機は第１，第２，第３と発電能力を高めて行く。モータと発電機は互いに動かし、動かされるが、大型の自動車，中型の船舶のエンジンとしては、ここ迄で十分と考えている。【００１９】  次に発電を目的としたエンジンだが、第１，第２の直流モータ，第３のモータの３相モータ２１へと容量出力を可能な限り大きくし、それらのモータにより回転される発電機も、第１の発電機の単相交流同期発電機１以外は３相発電機を用い、それにより３相モータを回転させ、より強い回転力を得るようにする。
第１，第２，第３，第４へと、次々にモータと、それにより回転される発電機とその発電機により発電された電流で回転されるモータと順次容量出力を大きくし、最終的には巨大と言うか、大きな重量の大きな３相同期発電機を高速回転し得る容量の大きな強い回転力を持った３相モータへと連結して行く。
それにより最も大きな容量出力の火力発電機に劣らない容量出力に出来ると考えている。また、符号１から１５迄の小さな回路を作れば、パーソナル・コンピュータなどの電源として使える。携帯電話の電源としても可能であると思っている。回路に充電回路が組み込まれているので、何時でも充電出来る。【００２０】  図４は、本考案の第４の実施形態を示す図である。符号は図３のものに対応し、２４は単相交流同期発電機、２５は回転伝達軸、２６は直流モータ、２７は運転スイッチ、２８は起動スイッチ、２９，３０はスイッチ、３１は直流モータ、３２は回転伝達軸、３３は３相同期発電機、３４は３相モータ、３５は回転伝達軸、３６，３７は切替スイッチである。【００２１】  この実施形態は、長距離運転のトラック，バス用のエンジンとして考えたものであり、第１回路と第２回路とした。十分に搭載するスペースはあると考える。これは、電気エンジンであり、長時間運転しているとモータが焼け付く恐れがあるためである。
符号１から２２と切替えスイッチ３６と３７迄を第１回路とし、符号２４から２９迄と３０から３５迄を第２回路とし、変圧器８と１２と１５，整流回路７と１１と１６，平滑用コンデンサ６と１０と１７，バッテリ９等は共用とした。【００２２】  従って、充電スイッチ１３とエンジンスイッチ１４も共用となり、モータと発電機のみを切り替える。第１回路の起動スイッチ５を第２回路のスイッチ２８に、第１回路の運転スイッチ４を第２回路のスイッチ２７に、又第１回路の単相交流同期発電機１と第２回路の３相同期発電機２４を同容量同出力とし、以下直流モータ３と直流モータ２６，直流モータ１８と直流モータ３１，３相同期発電機２０と３相同期発電機３３，３相モータ２１と３相モータ３４等はまったく同じ容量出力である。【００２３】  第１回路から第２回路への切り替えは、スイッチ２９を入れ、スイッチ２７とスイッチ２８を入れ、スイッチ３０を入れると、第２回路が作動を始める。速やかにスイッチ３６とスイッチ３７を切る。これによって第１回路から第２回路への切り替えが出来る。第２回路から第１回路への切り替えは、スイッチ３６とスイッチ３７を入れ、スイッチ２７とスイッチ２８，スイッチ２９，スイッチ３０を切る。この操作を行うことで、第２回路から第１回路に切り替わる。【００２４】  これらモータと発電機の切り替えが行われ、長時間運転した場合のエンジンの焼損を防ぐ。このエンジンは第１の直流モータ３の定格である鉛電池６個〜１０個位から始まり、各種の自動車，船舶のエンジンとなり、最終的には巨大な発電機の稼動も行う。バッテリの使用はエンジンの始動時のみである。液体燃料のように燃料補給の必要もなく、炭酸ガスの排出もなく、電気などもかなり安価に出来ることであり、地球の温暖化の防止につながることである。【００２５】  図５は、本考案の第５の実施形態を示す図である。符号は図１のものに対応し、５Ａは第１バッテリ回路起動運転スイッチ、５Ｂは第２バッテリ回路起動運転スイッチ、５Ｃは第３バッテリ回路起動運転スイッチ、９Ａは第１バッテリ回路、９Ｂは第２バッテリ回路、９Ｃは第３バッテリ回路、４０Ａは第１バッテリ回路充電スイッチ、４０Ｂは第２バッテリ回路充電スイッチ、４０Ｃは第３バッテリ回路充電スイッチ、４１，４２は家庭用電源コードである。【００２６】  この実施形態では、バッテリ回路を３回路設けた。第１バッテリ回路９Ａが放電稼動している時、第２バッテリ回路９Ｂと第３バッテリ回路９Ｃは放電を休止し、充電を行う。次に第２バッテリ回路９Ｂが放電稼動する時は、第１バッテリ回路９Ａと第３バッテリ回路９Ｃは放電を休止し、充電を行う。エンジンを運転する時は、順次１つのバッテリ回路を用い、他の２つのバッテリ回路は休止し、充電を行う。【００２７】  この回路に用いる電池は鉛電池ではなく、性能の良い優秀な電池を複数直列に用いる。第１の直流モータ３は、単相交流同期発電機１を安定して回転すれば良く、回転力の強いモータが望まれるが、小型のもので十分と考える。運転休止中の充電方法として、家庭用電源コード４１，４２を設け、それに接続して充電することが出来るようにした。
図２，図３に示した３相同期発電機２０への接続方法は、図５の第２の直流モータ１８も同様である。図５には図示してないが、第２の直流モータ１８に３相同期発電機を接続し、それにより３相モータを回転すると言う接続方法で、順次出力を高めて行くのは同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】  本考案の第１の実施形態を示す図
【図２】  本考案の第２の実施形態を示す図
【図３】  本考案の第３の実施形態を示す図
【図４】  本考案の第４の実施形態を示す図
【図５】  本考案の第５の実施形態を示す図
【符号の説明】
【００２９】  １…単相交流同期発電機、２…回転伝達軸、３…直流モータ、４…運転スイッチ、５…エンジン起動スイッチ、６…平滑用コンデンサ、７…整流回路、８…変圧器、９…エンジン起動用バッテリ、１０…平滑用コンデンサ、１１…整流回路、１２…変圧器、１３…充電用スイッチ、１４…エンジンスイッチ、１５…変圧器、１６…整流回路、１７…平滑用コンデンサ、１８…直流モータ、１９…回転伝達軸、２０…３相同期発電機、２１…３相モータ、２２…回転伝達軸、２３…３相同期発電機、２４…単相交流同期発電機、２５…回転伝達軸、２６…直流モータ、２７…運転スイッチ、２８…起動スイッチ、２９，３０…スイッチ、３１…直流モータ、３２…回転伝達軸、３３…３相同期発電機、３４…３相モータ、３５…回転伝達軸、３６，３７…切替スイッチ、５Ａ…第１バッテリ回路起動運転スイッチ、５Ｂ…第２バッテリ回路起動運転スイッチ、５Ｃ…第３バッテリ回路起動運転スイッチ、９Ａ…第１バッテリ回路、９Ｂ…第２バッテリ回路、９Ｃ…第３バッテリ回路、４０Ａ…第１バッテリ回路充電スイッチ、４０Ｂ…第２バッテリ回路充電スイッチ、４０Ｃ…第３バッテリ回路充電スイッチ、４１，４２…家庭用電源コード
【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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