(57)【要約】【課題】エネルギーを使用せず新たな発電手段で電力発生を可能とした。負荷ありながら電流位相を９０度進相することにより入力電力より大なる出力電力を得る交流電源装置を提供する。【解決手段】本交流電源装置はトランスにおける相互誘導作用によりトランス２次側に１次側と同相極性電流と逆相極性電流が取り出されるがこの極性を巧みに利用しキャパシタの直列共振作用を活用し負荷がありながら合成電流位相が９０度を保つ回路を構成した。従来負荷ありながら合成電流を９０度にすることは不可能であった。今回前記の様にリアクトルとキャパシタの共振を組み合わせ結果的に負荷ありながら合成電流位相を９０度に保つことが出来る回路を完成させた。電圧と電流の位相が９０度は消費する電力が零であることを意味するので入力電力を僅少な値となし入力電力より大なる出力電力を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相交流電源を入力とし前記単相交流電源と、並列接続された負荷とキャパシタ間に、第１複巻トランスと第２複巻トランスとを具備し、前記第１複巻トランス１次線輪と２次線輪を直列接続し前記単相交流電源に並列接続し、前記第１複巻トランス１次線輪と前記第２複巻トランス１次線輪と前記キャパシタが前記単相交流電源に直列接続され直列共振を誘起すべく構成される。
前記第２複巻トランス２次線輪は、並列接続された前記キャパシタ並びに負荷にさらに並列接続される。前記第１複巻トランス及び前記第２複巻トランスの１次線輪と前記キャパシタによる直列共振により入力電力より大なる出力電力を得ることを特徴とする交流単相電源装置。
【請求項２】
請求項１の本発明交流単相電源装置と、整流器と、バッテリとを具備し、前記交流単相電源装置の出力を前記整流器で整流し前記バッテリに充電し、前記バッテリの電力をＤＣ／ＡＣインバータにて交流変換した交流電源を入力とし前記交流単相電源装置の出力のうち前記バッテリに充電する電力を差し引いた電力を任意に使用することを特徴とする発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交流電源又はバッテリ等の直流電源から交流電源を得るＤＣ／ＡＣインバータの出力を入力電力とし、この入力電力より大なる出力電力を得る交流単相電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来本発明と同等またはこの種の発明はなかった。
本発明は線輪のインダクタンスとキャパシタによる共振作用とトランスの相互誘導作用により「負荷ありながら合成電流が９０度の進相電流になる」ことの発明が基本となる。
従来負荷を接続すると電流位相は電圧位相と同方向に移相し負荷をかけて電流位相が９０度になることは不可能と思われていた。本発明ではこの負荷を接続した状態で９０度になる回路を発明し目的を達成した。負荷ありながら電流位相が９０度であれば電力は零であるが故可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電力は水力、石油、原子力などを燃料とし得られるのが主である。これらエネルギー資源の枯渇はもはや時間の問題であり地球環境にあたえる影響は計り知れない。特に原子力発電は環境悪化、地震災害や不測の事故、使用済み放射物の廃棄等計り知れない危険を孕んでいることは周知である。そこで燃料等一切使用しない全く新たな原理にも基づく電力発生器の提案が待ち望まれていた。
【０００４】
太陽電池、風力発電などはそれが目的のため発展途上であるがまだまだ使用量が微少であり安定かつ充分に電力を負荷に供給することは困難でありまた巨大な蓄電装置の設置など難問がある。本発明はこれらを大きく解決できる要素をもつ提案である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
トランスは１次と２次からなり相互誘導作用により１次に印加された電力が２次に伝達される。当然ながら２次には１次と同相の電流と１８０度位相の異なる逆相の場合の２種が取り出すことができる。この逆相電流と共振作用を巧みに構成して本発明を可能とした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の効果について述べる。
従来「もらったエネルギーより多くの仕事は出来ない」と云う極めて単純な言葉からこの種の発明は無かった。
本発明は入力電力より大なる出力電力を得る。その量は入力電力の３倍ないし数倍程度になる。勿論回路の改善により損失を極限に小さくして回路の効率倍数を大きくすることが出来る。
【０００７】
一般にキャパシタはＱが高く損失が少ないがリアクトルには内部損失（鉄損、銅損）があり、それがため損失が大きく本発明の入力電力に対する出力電力の効率を悪化させる。本発明により、入力電力より大なる出力電力を容易に得られる。たとえば効率５倍（５００％）に成ったとすれば１に相当する出力電力を入力電力に還元し動作を継続させ、その差の電力、即ち５−１の４に相当する電気量は外部にて任意に使用できることは理の当然である。
【０００８】
本発明の電力は無公害、無振動、無雑音であることは当然であるが、なによりも特記すべきは石油等の燃料は必要ないので地球環境には極めて有用であることは論議を要しない。また燃料枯渇の心配もない。
本発明の電力はその埋蔵量は無限であり無料と云うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１実施例図
【図２】図１のＥ２、ｉ２リサージュ図で位相差９０度を示す。
【図３】図１のＥ２、ｉ２の波形図でｉ２がＥ２より９０度進相電流を示す。
【図４】図１のＥ２、ｉＬのリサージュ。
【図５】図１Ｃ，Ｄ点のベクトル図でｉ２がＥ２に比して９０度進相を示す。
【図６】発電機構成とした１実施例
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は従来存在しなかったものであるが電力と云うどこでも必要とするものであるから発電機として利用するのが最良の実施形態である。一例としてバッテリの直流電源でＤＣ／ＡＣインバータにより交流電源を得る。しかる後本件発明の交流単相電源装置にて電力を得てその出力の１部をバッテリに帰還させて運転を継続させ余裕電力は任意の電力として利用できる。家庭用、工場用、そして自動車用等として利用出来る。自動車の動力源に利用すればガソリン等燃料が不要であり、また充電も不要である。
また、「入力電力より大なる出力電力を得る」ので多種にわたる節電が可能であることは云うまでもない。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例１を図１に示す。図１のＤＣ電源１はバッテリ等で２はＤＣ／ＡＣインバータで交流電源を得てＴ１の９０度遅相電流トランス３を通して位相補正トランス４に導き共振キャパシタ５と前記キャパシタ５に並列接続されている負荷６に接続される。前記キャパシタ５はその容量と前記Ｔ１一次線輪Ｌ１と、前記Ｔ２一次線輪Ｌ３、Ｌ４とが直列接続されこれら線輪のインダクタンスにより決定される周波数で直列共振を誘起する。直列共振電流は前記Ｔ１の一次線輪Ｌ１、前記Ｔ２の一次線輪Ｌ３，Ｌ４と前記キャパシタ５にＤＣ／ＡＣインバータ２より流れる。
【００１２】
図１のＴ２位相補正トランス４の二次線輪Ｌ５，Ｌ６は前記キャパシタ５と並列接続の負荷６とさらに並列に接続されているので図１のＥ、Ｆ点電流は９０度進相の前記キャパシタ電流ｉＣと電圧Ｅ３と同相の負荷電流ｉＲの和の電流となる。前記キャパシタ電流ｉＣと負荷電流ｉＲの和は図５ベクトル上Ｐ点に相当する。Ｔ２位相補正トランス４の二次線輪Ｌ５，Ｌ６の電流ｉＬは図４で示す如く９０度を大きく超えた位相の電流を流す。このＴ２位相補正トランス４は負荷時合成電流ｉ２を電圧Ｅ２に比して９０度進相電流とすることが出来る。図２に図１のＥ２、ｉ２のリサージュを示す。これは９０度であることを意味する。図３は図１のＥ２とｉ２波形を示すもので電圧Ｅ２に比して電流ｉ２は丁度９０度進相を示す。
この説明の如く図１の電圧Ｅ２と電流ｉ２の位相は９０度を保持する。電流と電圧の位相が９０度である場合、図１のＣ、Ｄ点を通過する電力Ｐ２は次式になる。
Ｐ２＝Ｅ２×ｉ２×ｃｏｓθ
θが９０度であるからｃｏｓ９０は零である故電力Ｐ２は零である
【００１３】
９０度進相の共振電流が図１のＤＣ／ＡＣインバータ内を流れると電源トランスがあった場合、渦電流損等発生しまたインバータのスイッチングタイミングに悪影響を及ぼしゼロクロススイッチングが行えず大きな電力損失を発生する場合があるので９０度進相電流を減少すべきである。
図１のＴ１９０度遅相電流トランスは上記９０度進相電流をキャンセル減少させるがこれについて説明する。
図１Ｃ，Ｄ点は電圧Ｅ２に対して９０度進相電流ｉ２が直列共振電流として大きく流れる。この電流を減少させるためには９０度遅相電流を流し前記進相電流ｉ２をキャンセルさせることにより可能である。
図１Ｔ１９０度遅相電流トランスの一次線輪Ｌ１にはｉ２電流に相当する９０度進相電流が流れる。Ｔ１二次Ｌ２には前記Ｔ１のＬ１とＬ２の線輪巻き数とＬ１に流れる位相により種々の位相並びに電流を選択できるのでこの前記Ｔ１の一次線輪並びに二次線輪を調整し前記Ｔ１の二次線輪に９０度遅相電流を流し、図１の電圧Ｅ１に対する電流ｉ１を９０度に保ち前記電流ｉ２をキャンセル減少させればよい。
上記説明の如く前記９０度進相電流ｉ２を前記遅相電流ｉＬ２でキャンセルした場合前記遅相電流トランスの一次線輪Ｌ１に流れる電流も減少するので前記Ｔ１の動作状態が変化する。よって前記ｉ２電流のキャンセルはやや複雑になるも可能である。
【００１４】
これらの説明の如く図１の電圧Ｅ１と電流ｉ１の位相は９０度を保持する。電流と電圧の位相が９０度である場合、図１のＡ，Ｂ点を通過する電力Ｐ１は次式になる。
Ｐ１＝Ｅ１×ｉ１×ｃｏｓθ
ここで図１のＡ，Ｂ点電力Ｐ１とＣ，Ｄ点電力Ｐ２を比較すれば
Ｐ１＜Ｐ２    となる。
これは図１のＴ１にて合成電流ｉ２の９０度進相電流を９０度遅相電流ｉＬ２でキャンセルし前記ｉ２よりｉ１が減少しているからである。
θは電圧Ｅ１と電流ｉ１の位相角で、この位相が９０度の場合、電力Ｐは零である。
さらに図１のＴ１により合成電流ｉ１はｉ２より大きく減少されているので図１のＤＣ／ＡＣインバータ２に電源トランス等があったとしても損失なく動作しまたインバータの半導体素子のスイッチングも乱れることなく動作する。
本説明により本発明の目的を達成することが出来る。
【００１５】
この入力電力対出力電力は３乃至８倍程度になる。
効率は３００％乃至８００％程度になる。これは「エネルギー保存則」に矛盾するも電力発生の新たな手段となり得る。
【００１６】
本発明を発電機とした構成を図６で説明する。
図６の１１はＤＣ／ＡＣインバータで１２は本発明の主回路でその出力は入力電力の数倍になり負荷１３に接続される。一方主回路１２の出力の一部電力を整流器１４で直流としバッテリ１５に充電する。理解しやすくするため仮に図６の１２である主回路の効率が５００％で出力が２ＫＷとした場合の各部電力を示す。
Ｐ−１＝４００Ｗ      ＤＣ電力
Ｐ−２＝４００Ｗ      ＡＣ電力
Ｐ−３＝２０００Ｗ    主回路１２の出力電力
Ｐ−４＝４００Ｗ      バッデリ１５に充電するための電力
Ｐ−５＝１６００Ｗ    （Ｐ−３）−（Ｐ−４）負荷１３で消費される電力である。即ち任意に使用出来る電力となる。この場合任意に使用出来る電力は１．６ＫＷになる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は人類の夢の実現化である。本発明で発生せられる電力は無公害であり地球上どこでも安定して供給出来る電力であり、基本的には電力コストは無料でありその埋蔵量は無限である。したがって産業上の利用可能性は無限にある。
【００１８】
１はＤＣ電源
２はＤＣ／ＡＣインバータ
３は９０度遅相電流トランスＴ１
４は位相補正トランスＴ２
５はキャパシタＣ
６は負荷Ｒ
１１はＤＣ／ＡＣインバータ
１２は本発明の交流単相電源
１３は負荷
１４は整流器
１５はバッテリ
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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