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公開番号2024033652
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-13
出願番号2022137367
出願日2022-08-30
発明の名称発電システム
出願人個人,個人,個人
代理人個人
主分類F03G 3/00 20060101AFI20240306BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】長時間にわたって発電量を安定させることができるとともに安価に製造できる、化石燃料を使用しない汎用型の発電システムを提供する。
【解決手段】発電システムは、永久磁石66を有する第1磁力発生部68と、電磁石70を有する第2磁力発生部72と、移動駆動部76と、位置情報取得手段と、制御部とを備える。電磁石70を永久磁石66に対して回転体14の回転方向後側から近接して対向させる位置を第1位置P1とし、電磁石70を第1位置P1から回転体14の軸方向外側に退避させる位置を第2位置P2としたとき、移動駆動部76は、電磁石70を第1位置P1と第2位置P2との間で移動させるように構成される。制御部は、永久磁石66が第1位置P1を通過した直後に電磁石70を第1位置P1に移動させるように移動駆動部76の動作を制御するとともに、永久磁石66との間で斥力を生じさせるように電磁石70の動作を制御する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
回転力を電力に変換する発電機と、
前記回転力を生じさせる回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する支持部を有する架台と、
前記回転体の軸方向側面に固定された永久磁石を有する第１磁力発生部と、
前記軸方向側面に対向する前記架台の面に前記回転体の軸方向へ移動可能に設けられた電磁石を有する第２磁力発生部と、
前記電磁石を前記永久磁石に対して前記回転体の回転方向後側から近接して対向させる位置を第１位置とし、前記電磁石を前記第１位置から前記回転体の軸方向外側に退避させる位置を第２位置としたとき、前記電磁石を前記第１位置と前記第２位置との間で移動させる移動駆動部と、
前記第１位置に対する前記永久磁石の位置情報を取得するための位置情報取得手段と、
前記位置情報に基づいて前記移動駆動部および前記電磁石の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記永久磁石が前記第１位置を通過した直後に前記電磁石を前記第２位置から前記第１位置に移動させるように前記移動駆動部の動作を制御するとともに、前記永久磁石との間で斥力を生じさせるように前記電磁石の動作を制御する、発電システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記永久磁石が前記第１位置を通過した直後に前記電磁石を前記第２位置から前記第１位置に移動させるように前記移動駆動部の動作を制御し、その後、前記永久磁石との間で斥力を生じさせるように前記電磁石の動作を制御する、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記永久磁石が前記第１位置から予め定められた距離だけ離れたときに、励磁を解除するように前記電磁石の動作を制御するとともに、前記電磁石を前記第１位置から前記第２位置に移動させるように前記移動駆動部の動作を制御する、請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記位置情報取得手段は、前記永久磁石に対して位置的に関連付けて前記回転体に設けられたマークと、前記架台に固定され、前記マークを非接触で検知するマーク検知センサーと、前記回転体の回転速度を非接触で測定する速度測定部とを有し、
前記制御部は、前記マークと前記永久磁石との間の第１離間距離と、前記マークを検知する検知点と前記第１位置との間の第２離間距離と、前記マーク検知センサーが前記マークを検知した時点からの経過時間と、前記速度測定部が測定した回転速度とに基づいて、前記第１位置に対する前記永久磁石の位置を特定する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項５】
前記回転体を水力で回転駆動させる水力駆動部を備え、
前記回転体は、円筒状の外周面を有する円環状の本体部と、前記外周面に周方向へ間隔を隔てて設けられた複数の水車ブレードとを有し、
前記水力駆動部は、前記水車ブレードに向けて圧力水を噴射する噴水ノズルを有し、前記第２磁力発生部は、前記噴水ノズルよりも上方に設けられる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項６】
前記水力駆動部は、前記噴水ノズルの下方に前記回転体の外周面に沿って設けられた水路と、前記水路から排出された水を貯めるタンクと、前記タンク内の水を前記噴水ノズルから噴射させるポンプとを有し、
前記制御部は、前記ポンプの動作を制御する、請求項５項に記載の発電システム。
【請求項７】
前記回転体を停止状態から回転起動させる回転起動部を備え、
前記回転起動部は、前記回転体の回転経路に軸方向から突出して前記回転体の回転を阻止するロックピンと、前記ロックピンを前記回転経路に突出させ、または、前記回転経路から退避させるロックピン駆動部と、前記回転体の回転が前記ロックピンで阻止された状態において、前記回転体に対して回転方向へ復元力を付与するバネとを有し、
前記制御部は、前記ロックピン駆動部の動作を制御する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、化石燃料を使用しない汎用型の発電システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
化石燃料を使用しない発電システムとして、水力、風力、太陽光および地熱などの自然エネルギーを利用した発電システムがある。この種の発電システムの多くは、基幹エネルギー用の大型システムであり、個々の家庭や災害現場などに適した汎用型の発電システムは少ない。このような現状を踏まえて、従来から、化石燃料を使用しない汎用型の発電システムの開発が各方面で進められている。しかしながら、自然エネルギーだけを利用する発電システムでは、長時間にわたって安定した電力を得ることが困難であるという問題があった。
【０００３】
下記特許文献１に記載された発電システムは、自然エネルギーが乏しい場合でも大きな電力を得ることを目的とするものであり、水力や風力に加えて、永久磁石どうしの斥力を動力として利用できるように構成されている。すなわち、この発電システムは、水車等の回転軸に取り付けられた回転体と、回転体の周囲に設けられたスリーブと、回転体の表面に取り付けられた第１永久磁石と、スリーブに組み込まれた第２永久磁石とを備えており、第１永久磁石および第２永久磁石は、回転体の直径方向に対してずれた方向に斥力を生じさせるように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
実用新案登録第３１７１００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された発電システムでは、永久磁石の斥力を回転体に対して回転力として作用させることが求められるが、永久磁石の斥力の方向は回転体の回転方向に対して大きく傾斜しているため、十分な回転力を生じさせることができなかった。そのため、水力および風力などの他のエネルギー源が無ければ、動作させることができず、依然として、長時間にわたって発電量を安定させることが困難であるという問題があった。また、永久磁石の磁力を大きくした場合には、組立時に回転体とスリーブとを近接させる作業が困難になり、当該作業を容易にする特別な構成を採用しなければならない結果、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、長時間にわたって発電量を安定させることができるとともに安価に製造できる、化石燃料を使用しない汎用型の発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る発電システムの特徴は、回転力を電力に変換する発電機と、前記回転力を生じさせる回転体と、前記回転体を回転可能に支持する支持部を有する架台と、前記回転体の軸方向側面に固定された永久磁石を有する第１磁力発生部と、前記軸方向側面に対向する前記架台の面に前記回転体の軸方向へ移動可能に設けられた電磁石を有する第２磁力発生部と、前記電磁石を前記永久磁石に対して前記回転体の回転方向後側から近接して対向させる位置を第１位置とし、前記電磁石を前記第１位置から前記回転体の軸方向外側に退避させる位置を第２位置としたとき、前記電磁石を前記第１位置と前記第２位置との間で移動させる移動駆動部と、前記第１位置に対する前記永久磁石の位置情報を取得するための位置情報取得手段と、前記位置情報に基づいて前記移動駆動部および前記電磁石の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記永久磁石が前記第１位置を通過した直後に前記電磁石を前記第２位置から前記第１位置に移動させるように前記移動駆動部の動作を制御するとともに、前記永久磁石との間で斥力を生じさせるように前記電磁石の動作を制御することにある。
【０００８】
この構成によれば、電磁石を永久磁石に対して回転体の回転方向後側から近接して対向させることができるので、電磁石と永久磁石との間で発生する斥力を回転体に対して効率よく付与することができる。したがって、他のエネルギー源が無くても回転体を回転させることが可能であり、長時間にわたって発電量を安定させることができる。また、組立作業時には、電磁石に磁力が発生しないので、組立作業を容易にするための特別な構成は不要であり、安価に製造できる。さらに、第１磁力発生部の永久磁石は、回転体の軸方向側面に固定されるので、回転体の外周面に水車ブレードなどを取り付ける部分を確保することができる。
【０００９】
本発明に係る発電システムの他の特徴は、前記制御部は、前記永久磁石が前記第１位置を通過した直後に前記電磁石を前記第２位置から前記第１位置に移動させるように前記移動駆動部の動作を制御し、その後、前記永久磁石との間で斥力を生じさせるように前記電磁石の動作を制御することにある。
【００１０】
この構成によれば、電磁石は、永久磁石が第１位置を通過した直後に第１位置に移動されて、永久磁石との間で斥力を生じさせるので、電磁石が第１位置に移動する際には、回転体の回転を妨げる磁力の発生を抑制でき、回転体の回転効率を高めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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