(57)【要約】【課題】経年変化によってガス圧が変化してもフライホイール内部の圧力を均一にしてフライホイールの回転数を同じにするフライホイール蓄電装置。【解決手段】並列に接続された複数のフライホイール蓄電部９ａ〜９ｎと、複数のフライホイール蓄電部の各々に電気エネルギーを供給するインバータ１を備え、複数のフライホイール蓄電部の各々は、電気エネルギーを機械エネルギーとして蓄積するフライホイール６ａ〜６ｎ及び電気エネルギーをフライホイールに伝達しフライホイールの機械エネルギーを電気エネルギーとして取り出す電動機／発電機３ａ〜３ｎを有する回転体と、フライホイールを収容するとともにガスが充填されたフライホイール収容部５ａ〜５ｎとを有し、各々のフライホイール収容部は、接続部材８により空間的に連結されている。【選択図】図１
2016012992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続された複数のフライホイール蓄電部と、
前記複数のフライホイール蓄電部の各々に電気エネルギーを供給するインバータを備え、
前記複数のフライホイール蓄電部の各々は、前記電気エネルギーを機械エネルギーとして蓄積するフライホイール及び前記電気エネルギーを前記フライホイールに伝達し前記フライホイールの前記機械エネルギーを前記電気エネルギーとして取り出す電動機／発電機を有する回転体と、
前記フライホイールを収容するとともにガスが充填されたフライホイール収容部とを有し、
各々のフライホイール収容部は、接続部材により空間的に連結されていることを特徴とするフライホイール蓄電装置。
【請求項２】
前記各々のフライホイール収容部は、真空であることを特徴とする請求項１記載のフライホイール蓄電装置。
【請求項３】
前記フライホイール蓄電部は、前記ガスを充填するためのガス充填ポートを備え、
前記接続部材は、チューブ又はホースであり、前記ガス充填ポートと接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のフライホイール蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのインバータで複数のフライホイールを駆動するフライホイール蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フライホイール蓄電装置は、ローターに設けられたフライホイールと、ローターに取り付けられたモータ／発電機と、ローターを支持する軸受け部と、これらを収容する容器とを備え、電力エネルギーをフライホイールの回転エネルギーに変換することによって蓄電するものである。従来のフライホイール蓄電装置としては、例えば、特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、フライホイール付き電動発電機等の回転機の損失を低減するために、機内の冷却ガスを風損の小さいヘリウムガスと置換して摩擦熱を減少させることが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、フライホイール蓄電装置を複数台接続し、商用電源の停電時に、複数のフライホイールモジュールの内の１台のみで負荷に電力を供給し、電力供給を行うフライホイールモジュールの残存電力量が供給限界に達したときに、その他のフライホイールモジュールの内の１台のみで電力を供給し、フライホイールモジュール単体の電力貯蔵量を従来よりも小さくできるフライホイール式無停電電源並列運転システムが記載されている。
【０００５】
図４は、従来のフライホイール蓄電装置の一例の構成を示す回路図である。図４に示す従来のフライホイール蓄電装置は、複数のフライホイール蓄電部を１つのインバータで駆動するもので、インバータ１と、モータ／発電機３ａ〜３ｎ、回転軸４ａ〜４ｎ、フライホイール６ａ〜６ｎからなる回転体と、フライホイール回転体を収容するフライホイール収容部５ａ〜５ｎで構成されるフライホイール蓄電部９ａ〜９ｎを備えている。
【０００６】
インバータ１は、直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力によってモータ／発電機３ａ〜３ｃをモータとして駆動させる。フライホイール６ａ〜６ｎには回転軸４ａ〜４ｃが取り付けられ、回転軸４ａ〜４ｃは、モータ／発電機３ａ〜３ｃのモータ駆動により回転することにより、フライホイール６ａ〜６ｎを回転させる。
【０００７】
モータ／発電機３ａ〜３ｃは、インバータ１がフライホイールの回転周波数よりも高い周波数を出力することによりモータとして機能し交流電力である電気エネルギーをフライホイール６ａ〜６ｎに伝達し、フライホイール６ａ〜６ｎを回転させることにより機械エネルギーとして蓄積する。また、モータ／発電機３ａ〜３ｃは、インバータ１がフライホイールの回転周波数よりも低い周波数を出力することにより発電機として機能しフライホイール６ａ〜６ｎの機械エネルギーを前記電気エネルギーとして取り出して図示しない負荷やバッテリに供給する。フライホイール収容部５ａ〜５ｎには、風損の小さいヘリウムガスが充填され又は真空状態になっている。
【０００８】
このような複数のフライホイール蓄電部９ａ〜９ｎを１つのインバータ１で駆動するフライホイール蓄電装置において、フライホイール収容部５ａ〜５ｎは、設置初期時に、ヘリウムガスが９９．９％充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３５８３４４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５２０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、経年変化によりフライホイール収容部５ａ〜５ｎからヘリウムガスが抜けるため、フライホイール６ａ〜６ｎの回転数が低下する。ガスの抜け方は、各々のフライホイール収容部５ａ〜５ｎによりばらつきがある。
【００１１】
このため、フライホイール６ａ〜６ｎの回転数も互いに異なる。１つのインバータ１で複数のフライホイール６ａ〜６ｎを駆動しているため、待機時（充放電しないとき）、途中から起動時（０ｒｐｍでないとき）の回転数がフライホイール６ａ〜６ｎによりばらついて、規定回転数よりも下回っていると、規定台数よりも下回っているフライホイール６ａ〜６ｎは期待通りの充放電や再起動ができなくなるという問題がある。
【００１２】
本発明の課題は、経年変化によってガス圧が変化しても、各々のフライホイール収容部内部の圧力を均一にして、各々のフライホイールの回転数を同じにすることができるフライホイール蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、並列に接続された複数のフライホイール蓄電部と、前記複数のフライホイール蓄電部の各々に電気エネルギーを供給するインバータを備え、前記複数のフライホイール蓄電部の各々は、前記電気エネルギーを機械エネルギーとして蓄積するフライホイール及び前記電気エネルギーを前記フライホイールに伝達し前記フライホイールの前記機械エネルギーを前記電気エネルギーとして取り出す電動機／発電機を有する回転体と、前記フライホイールを収容するとともにガスが充填されたフライホイール収容部とを有し、各々のフライホイール収容部は、接続部材により空間的に連結されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各々のフライホイール収容部が接続部材により空間的に接続されるので、経年変化によってガス圧が変化しても、各々のフライホイール収容部内部の圧力を均一にすることにより、各々のフライホイールの回転数を個別に調整することなく同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係るフライホイール蓄電装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施例１に係るフライホイール蓄電装置で使用されるガス充填部材の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係るフライホイール蓄電装置の構成を示す回路図である。
【図４】従来のフライホイール蓄電装置の一例の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係るフライホイール蓄電装置を図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１に係るフライホイール蓄電装置の構成を示す回路図である。図１において、複数のモータ／発電機３ａ〜３ｎと、フライホイール６ａ〜６ｎと、フライホイール６ａ〜６ｎを収容するフライホイール収容部５ａ〜５ｎとを備える複数のフライホイール蓄電部９ａ〜９ｎの各々は、電力線２ａ〜２ｃを介してインバータ１に並列に接続されている。
【００１８】
図１に示す実施例１に係るフライホイール蓄電装置は、図４に示すフライホイール蓄電装置に対して、互いに隣接するフライホイール収容部５ａ〜５ｎ間をチューブ８で接続したことを特徴とする。チューブ８は、本発明の接続部材に対応する。なお、チューブ８の代わりに、ホースを用いてもよい。
【００１９】
フライホイール収容部５ａ〜５ｎの各々にはガス充填部材１０が取り付けられている。このガス充填部材１０の構成を図２に示す。ガス充填部材１０は、冷却ガスとしてのヘリウムガスをフライホイール収容部５ａ〜５ｎの内部に充填するための２つのガス充填ポート１１ａ，１１ｂを備えている。この２つのガス充填ポート１１ａ，１１ｂの各々にチューブ８を接続し、フライホイール収容部５ａ〜５ｎの各々がチューブ８を介して連結されるようになっている。
【００２０】
なお、図１に示す構成において、図４で説明したフライホイール蓄電装置の構成と同一構成には、図４で用いた符号と同じ符号を付する。
【００２１】
このように構成された実施例１のフライホイール蓄電装置によれば、互いに隣接するフライホイール収容部５ａ〜５ｎ間をチューブ８とガス充填ポート１１ａ，１１ｂとにより接続したので、全てのフライホイール収容部５ａ〜５ｎ内部の圧力やヘリウム濃度、温度が均一になる。このため、フライホイール６ａ〜６ｎに発生する損失は殆ど同じとなる。
【００２２】
従って、経年変化によってガス圧が変化しても、各々のフライホイール６ａ〜６ｎの回転数を同じにすることができる。このため、フライホイール６ａ〜６ｎのエネルギー蓄積効果を均一に保つことができるので、各々のフライホイール６ａ〜６ｎの回転数を個別に調整することなく同じにすることができる。
【００２３】
また、チューブ８を既存のガス充填ポート１１ａ，１１ｂを用いて接続したので、容易に実現でき、コストを低減することができる。また、フライホイール収容部５ａ〜５ｎの収納部が真空であっても、フライホイール収容部５ａ〜５ｎのフライホイール６ａ〜６ｎの真空度を均一にすることができる。
【実施例２】
【００２４】
図３は、本発明の実施例２に係るフライホイール蓄電装置の構成を示す回路図である。実施例２に係るフライホイール蓄電装置は、連結部材１２を用いてチューブ８ａによりフライホイール収容部５ａ〜５ｎを接続したことを特徴とする。
【００２５】
連結部材１２は、第１乃至３のポートを持つＴ型の部材からなり、各々のポートにチューブ８ａが接続される。
【００２６】
第１のポートに接続されたチューブ８ａは、例えば、フライホイール収容部５ｂに接続される。第２のポートに接続されたチューブ８ａは、フライホイール収容部５ｂに隣接する一方のフライホイール収容部５ａに接続される。第３のポートに接続されたチューブ８ａは、フライホイール収容部５ｂに隣接する他方のフライホイール収容部５ｃに接続される。同様にして、連結部材１２を用いて、チューブ８ａによりフライホイール収容部５ａ〜５ｎを接続する。
【００２７】
このように構成された実施例２のフライホイール蓄電装置によっても、実施例１のフライホイール蓄電装置の効果と同様な効果が得られる。
【符号の説明】
【００２８】
１  インバータ
２ａ〜２ｃ  電力線
３ａ〜３ｎ  モータ／発電機
４ａ〜４ｎ  回転軸
５ａ〜５ｎ  フライホイール収容部
６ａ〜６ｎ  フライホイール
７ａ〜７ｎ  ヘリウムガス又は真空
８  チューブ
９  フライホイール蓄電部
１０  ガス充填部材
１１ａ，１１ｂ  ガス充填ポート
１２  連結部材
【図１】
2016012992.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2016012992.tif 000006