(57)【要約】【課題】フライホイールを回転させるモータの負荷を低減してトータルとしての発電効率を改善することができるようにする。【解決手段】  この発明の発電装置１は、主軸２と同軸に取り付けられ該主軸２と一体に回転するフライホイール３と、主軸２を回転駆動するモータ４１を有するモータ機構部４と、主軸２と同軸に取り付けられた、回転子５１と固定子５２とからなる第１の発電部５と、主軸２と同軸に取り付けられた、回転子６１と固定子６２とからなる第２の発電部６と、を備え、第１の発電部５は、発電した電気をモータ機構部４のモータ４１に供給するとともに余力の電気を蓄電し、第２の発電部６は、発電した電気の全量を蓄電し、フライホイール３は、外周近傍に、当該フライホイール３の材質よりも比重の大きい材質からなる重量形成領域３０を周状に有する、ことを特徴としている。【選択図】図１
2013029058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライホイールの回転モーメントで回転を与えて発電する発電装置において、
主軸に取り付けられ該主軸と一体に回転するフライホイールと、
上記主軸を回転駆動するモータを有するモータ機構部と、
上記主軸と同軸に取り付けられた、回転子と固定子とからなる第１の発電部と、
上記主軸と同軸に取り付けられた、回転子と固定子とからなる第２の発電部と、
を備え、
上記第１の発電部は、発電した電気をモータ機構部のモータに供給するとともに余力の電気を蓄電し、
上記第２の発電部は、発電した電気を蓄電し、
上記フライホイールは、外周近傍に、当該フライホイールの材質よりも比重の大きい材質からなる重量形成領域を周状に有する、
ことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
上記フライホイールは、径方向先端が鋭角に尖った円盤状である、請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
上記重量形成領域は鉛からなる、請求項１または２に記載の発電装置。
【請求項４】
上記重量形成領域は水銀からなる、請求項１または２に記載の発電装置。
【請求項５】
上記フライホイール、モータ機構部、第１の発電部、および第２の発電部の全体を収納する部屋を真空状態とする、請求項１から４の何れか１項に記載の発電装置。
【請求項６】
上記フライホイール、モータ機構部、第１の発電部、および第２の発電部のうち、少なくともフライホイールを収納する部屋を真空状態とする、請求項１から４の何れか１項に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フライホイールの回転モーメントで回転を与えて発電する発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フライホイールの回転モーメントで回転を与えて発電する発電装置が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７１８３４号公報
【０００４】
上記従来の発電装置に用いられるフライホイールは、径の大きな円板状のもので、重量を大きくして回転モーメントを確保するようにしている。
【０００５】
しかし、モータでフライホイールを回転させるタイプの場合、フライホイールの径が大きいためモータの負荷も大きなものとなり、このモータ負荷がトータルとしての発電効率を悪化させる要因となっていた。
【０００６】
また、フライホイールが単に径が大きく円板状のものであれば、その回転時にフライホイール表面にうず流等の乱流が生じやすく、回転に対する抵抗となって、回転力を低下させる一因となっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、フライホイールを回転させるモータの負荷を低減してトータルとしての発電効率を改善することができ、またフライホイール回転時の抵抗を大幅に改善して回転力を向上させることが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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、フライホイールの回転モーメントで回転を与えて発電する発電装置において、主軸と同軸に取り付けられ該主軸と一体に回転するフライホイールと、上記主軸を回転駆動するモータを有するモータ機構部と、上記主軸と同軸に取り付けられた、回転子と固定子とからなる第１の発電部と、上記主軸と同軸に取り付けられた、回転子と固定子とからなる第２の発電部と、を備え、上記第１の発電部は、発電した電気をモータ機構部のモータに供給するとともに余力の電気を蓄電し、上記第２の発電部は、発電した電気の全量を蓄電し、上記フライホイールは、外周近傍に、当該フライホイールの材質よりも比重の大きい材質からなる重量形成領域を周状に有する、ことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明において、上記フライホイールを、径方向先端が鋭角に尖った円盤状のものとするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、上記した請求項１または２に記載の発明において、上記重量形成領域は鉛からなるものである。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、上記した請求項１または２に記載の発明において、上記重量形成領域は水銀からなるものである。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、上記した請求項１から４の何れか１項に記載の発明において、上記フライホイール、モータ機構部、第１の発電部、および第２の発電部の全体を収納する部屋を真空状態とするものである。
【００１３】
さらに、請求項６に記載の発明は、上記した請求項１から４の何れか１項に記載の発明において、上記フライホイール、モータ機構部、第１の発電部、および第２の発電部のうち、少なくともフライホイールを収納する部屋を真空状態とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明では、フライホイールの外周近傍に、当該フライホイールの材質よりも比重の大きい材質からなる重量形成領域を周状に設けたので、フライホイール回転時の遠心力を増すことができ、したがって、フライホイールを回転させるモータの負荷を低減してトータルとしての発電効率を改善することができる。
【００１５】
また、フライホイールを、径方向先端が鋭角に尖った円盤状のものとしたので、回転時にフライホイール表面で発生する乱流を抑制することができ、フライホイール回転時の抵抗を大幅に改善して回転力を向上させることができる。したがって、この点からもフライホイールを回転させるモータの負荷を低減してトータルとしての発電効率を改善することができる。
【００１６】
また、発電装置を真空状態の部屋に収納するようにしたので、回転するフライホイール等の回転部分に掛る空気抵抗を低減することができ、この点からも発電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】フライホイールを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】発電装置を真空容器に収納した場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下にこの発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の全体構成を概略的に示す図である。図１において、本発明の発電装置１は、フライホイールの回転モーメントで回転を与えて発電する発電装置であり、主軸２と同軸に取り付けられその主軸２と一体に回転するフライホイール３と、主軸２を回転駆動するモータを有するモータ機構部４と、主軸２と同軸に取り付けられた、回転子５１と固定子５２とからなる第１発電部５と、主軸２と同軸に取り付けられた、回転子６１と固定子６２とからなる第２発電部６とを備えている。
【００１９】
この発電装置１の全体は、架台７に設けられ、架台７は、上板７ａ、隔壁板７ｂ、７ｃおよび底板７ｄによって３段に区画され、上段部７１にフライホイール３が、中段部７２に第１発電部５が、また下段部７３に第２発電部６がそれぞれ設けられている。
【００２０】
主軸２は、架台７の上板７ａ、隔壁板７ｂ、７ｃを貫通し、底板７ｄに形成した皿状穴に当接して支持されるとともに、各板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄとの間に設けられているベアリング７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ等によって回転自在となっている。
【００２１】
この主軸２は、モータ機構部４によって駆動制御される。モータ機構部４は、モータ４１と、そのモータ４１の回転を主軸２に伝える、例えば歯車列やプーリ機構からなる駆動伝達部４２と、主軸２の回転数をカウントする回転センサ４３と、モータ制御部４４と、スイッチ４５とを備えている。モータ制御部４４は、スイッチ４５のオンオフを行い、第１発電部５で発生した電力をモータ４１に供給したり停止したりすることで、回転センサ４３が検出した主軸２の回転数を一定に制御している。
【００２２】
次に、フライホイール３について、図２を併用して説明する。
図２はフライホイールを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。フライホイール３は、径方向先端が鋭角に尖った円盤状のものであり、その外周近傍に、当該フライホイール３の材質（例えば鉄材）よりも比重の大きい材質からなる重量形成領域３０を周状に有している。この重量形成領域３０は、例えばフライホイール３の外周近傍に周状に縦断面が略矩形状の溝を形成し、その溝に鉛や水銀を入れることで形成される。
【００２３】
図１に戻って、第１発電部５および第２発電部６について説明する。第１発電部５は、上記のように、主軸２と同軸に取り付けられ、永久磁石（図示省略）を周状等間隔に配列した回転子５１と、コイル（図示省略）を周状等間隔に配列した固定子５２とからなる。回転子５１は、主軸２と一体に回転し、固定子５２は、主軸２と間に設けられたベアリング（図示省略）等によって、主軸２の回転からは切り離され固定支持されている。
【００２４】
第１発電部５は、回転子５１が回転することによって固定子５２で電気が発生し、発生した電気の一部は直接モータ機構部４のモータ４１にスイッチ４５を経由して供給される。残りの電気はバッテリ８に一旦蓄わえられ、必要に応じて電気機器９に供給される。
【００２５】
第２発電部６は、上記の第１発電部５と同様に、回転子６１と固定子６２とからなり、この第２発電部６の場合は、固定子６２で発生した電気の全量がバッテリ８に一旦蓄わえられ、そのバッテリ８の電気は必要に応じて電気機器９に供給される。
【００２６】
以上述べたように、この発明では、フライホイール３の外周近傍に、当該フライホイール３の材質よりも比重の大きい材質からなる重量形成領域３０を周状に設けたので、フライホイール３の回転時の遠心力を増すことができ、このため、フライホイール３の回転モーメントを増すことができる。したがって、フライホイール３を回転させるモータの負荷を低減することができ、トータルとしての発電効率を改善することができる。
【００２７】
また、フライホイール３を、径方向先端が鋭角に尖った円盤状のものとしたので、回転時にフライホイール３の表面で発生する渦流等の乱流を抑制することができ、フライホイール回転時の抵抗を大幅に改善して回転力を向上させることができる。したがって、この点からもフライホイールを回転させるモータの負荷を低減してトータルとしての発電効率を改善することができる。
【００２８】
なお、フライホイール３の表面全体を鏡面仕上げとすることで、さらに回転時にフライホイール３の表面で発生する乱流を抑制することができ、フライホイール回転時の抵抗をさらに改善して回転力を向上させることができ、トータルとしての発電効率を改善することができる。
【００２９】
また、上記の説明では、フライホイール３の形状を、径方向先端が鋭角に尖った円盤状のものとしたが、この形状にとどまらず、通常の円板状の形状で表面全体を鏡面仕上げとしたもの等、他の形状であっても乱流を抑制できる形状であれば、本発明に適用することができる。
【００３０】
上記の説明では、発電装置１を大気圧での通常の環境下で駆動させるようにしたが、発電装置１の全体を図３に示すように、真空容器１０内に収納配置して駆動させるようにしてもよい。この場合、真空容器１０内の空気は、容器外に配置された真空ポンプ１１によって、排気管１１ａ、および真空容器１０に穿設された排気口１１ｂを介して吸引され、真空容器１０の真空度は、低真空度以下、例えば２００Ｐａ以下に保持される。また、発電装置１で発電した電気は、ケーブル１２、真空容器１０の隔壁に設けられた真空環境用コネクタ１３、およびケーブル１４を介して、真空容器１０の外側に配置されたバッテリ８に取り出され蓄電され、必要に応じて各種の電気機器９で使用される。このように、発電装置１を真空状態の部屋に収納することで、回転するフライホイール３、第１発電部５，６の回転子５１，６１に掛る空気抵抗を低減することができ、この点からも発電効率を高めることができるようになる。
【００３１】
なお、真空容器１０内の発電装置１からの発熱は、下記の構成を備えることで放熱することができる（図示省略）。すなわち、架台７を構成する上板７ａ、隔壁板７ｂ、７ｃ、および底板７ｄの各板と、真空容器１０の外周壁とを連結部材で連結するとともに、真空容器１０の外周壁に放熱部材を形成する。この構成によって、各部位での発熱は、主軸２→各ベアリング７０ａ、７０ｂ等→各板７ａ、７ｂ等→連結部材→真空容器１０の外周壁の放熱部材と伝達され、円滑に外部に放熱することができる。
【００３２】
なお、図３では発電装置１の全体を真空状態の部屋に収納するようにしたが、少なくともフライホイール３を収納する部屋のみを真空状態としてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１    発電装置
１０    真空容器
１１    真空ポンプ
１１ａ  排気管
１１ｂ  排気口
１２    ケーブル
１３    真空環境用コネクタ
１４    ケーブル
２    主軸
３    フライホイール
３０    重量形成領域
４    モータ機構部
４１    モータ
４２    駆動伝達部
４３    回転センサ
４４    モータ制御部
４５    スイッチ
５    第１発電部
５１    回転子
５２    固定子
６    第２発電部
６１    回転子
６２    固定子
７    架台
７ａ  上板
７ｂ，７ｃ  隔壁板
７ｄ  底板
７１    上段部
７２    中段部
７３    下段部
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ  ベアリング
８    バッテリ
９    電気機器
【図１】
2013029058.tif 000003
【図２】
2013029058.tif 000004
【図３】
2013029058.tif 000005