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エネルギー貯蔵装置 コモンズ

国内特許コード P120006620
整理番号 N11046
掲載日 2012年2月9日
出願番号 特願2011-236368
公開番号 特開2013-098999
登録番号 特許第5773362号
出願日 平成23年10月27日(2011.10.27)
公開日 平成25年5月20日(2013.5.20)
登録日 平成27年7月10日(2015.7.10)
発明者
  • 田代 晋久
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 エネルギー貯蔵装置 コモンズ
発明の概要 【課題】環境によって大きく変動する利用可能なエネルギーを、可能な限り有効に運動エネルギーとして貯蔵し、必要に応じて磁気エネルギーを媒体として非接触給電できるエネルギー貯蔵装置を提供する。
【解決手段】一対あるいは複数対の永久磁石14、15を、軟磁性材からなる歯車形のスペーサ部材12を端面間に介在させ、対向配置として一体形成した磁界発生モジュール10と、コイル部材として空心コイル42を有する電力回収モジュール40とを備え、磁界発生モジュール10は、回転中心軸11の回りに回転自在に支持され、貯蔵したいエネルギー源を用いて駆動部30を介して回転させ、空心コイル42は、磁界発生モジュール10から発生する交流磁界と鎖交する配置として、スペーサ部材12に近接する位置と、スペーサ部材12から離隔した退避位置との間において移動可能に設けられていることを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


エナジーハーベスティングとは、身の回りの光や振動、熱などを電力として回収して利用する技術をいう。
この技術は、利用可能な量に限りのある化石燃料と異なり、無尽蔵に存在する自然エネルギーを利用可能なため、次世代のエネルギー源として近年注目されており、IDTechExによると、エナジーハーベスティング技術の市場は、2020年には$4.4b(2010年では$605m)に急成長すると予測されている。
一方、エナジーハーベスティング技術では、太陽光などの自然エネルギーを用いるため、周囲の天候等によって回収できるエネルギー量が大きく変動するという課題がある。このため、エナジーハーベスティング技術を用いて安定した電力を供給するためには、併せてエネルギー貯蔵技術についても議論される必要がある。



一般的なエネルギー貯蔵技術として、キャパシタに電気エネルギーを蓄える方式が挙げられる。これは必要な設備が簡便であり、また安価であることからこれまでに広く普及している(特許文献1、2)。また、高効率なエネルギー貯蔵技術としては、超伝導を用いて電気を磁気エネルギーとして貯蔵するSMES(超導磁気エネルギー貯蔵)が挙げられる(特許文献3、4)。また、エネルギーを運動エネルギーとして貯蔵する方式としては、フライホイールが挙げられる。この技術では、エネルギーを回転エネルギーとして貯蔵するため、装置の構成をコンパクトにすることが可能である。また、このエネルギーを、電気エネルギーとして取り出す場合には、装置に発電機を直結しておき、磁気を介してエネルギーを取り出すフライホイールバッテリーという手法が一般的である(特許文献5、6)。
本発明者はこれまで、磁気を用いた装置開発について発明を行っている(特許7、8、9)。エネルギーを電気として取り出す場合、エネルギーを貯蔵する媒体にはキャパシタに代表されるように電界(電気)エネルギーは利用しやすい。一方、絶縁破壊を起こす電界強度が存在するため、体積当たりに貯蔵可能なエネルギー量は磁気に比べてはるかに小さい。磁気もエネルギー源の一つと考えた場合、その利用可能なエネルギーは磁界振幅の大きさに依存する。永久磁石を用いて大きな磁界振幅を利用する方法の一つとして、複数の永久磁石を対向配置(互いに反対の磁極が対抗するように直列に組み合わせて配置)して構成した同軸上の磁石部材により、永久磁石のギャップ周辺において径方向に大きな磁界を発生可能な手法が知られている。これを応用し、磁石部材の周囲を囲む複数のコイルを軸方向に並べたコイル部材を備えたリニアモータ装置が知られている(特許文献10)。

産業上の利用分野


本出願は、環境によって大きく変動する利用可能なエネルギーを、可能な限り有効に運動エネルギーとして貯蔵し、必要に応じて磁気エネルギーを媒体として非接触給電できるエネルギー貯蔵装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一対あるいは複数対の永久磁石を、同極どうしを対向させるとともに軟磁性材からなる歯車形のスペーサ部材を永久磁石の端面間に介在させて、永久磁石とスペーサ部材とを一体形成した磁界発生モジュールと、コイル部材を有する電力回収モジュールとを備え、
前記磁界発生モジュールは、軸線の回りに回転自在に支持され、貯蔵したいエネルギー源を用いて駆動部を介して回転させ、
前記コイル部材は、前記磁界発生モジュールから発生する交流磁界と鎖交する配置として、前記スペーサ部材に近接する位置と、前記スペーサ部材から離隔した退避位置との間において移動可能に設けられていることを特徴とするエネルギー貯蔵装置。

【請求項2】
前記電力回収モジュールは、前記コイル部材により回収された電気エネルギーを利用する負荷を備えることを特徴とする請求項1記載のエネルギー貯蔵装置。

【請求項3】
前記電力回収モジュールは、前記磁界発生モジュールが発生する磁界の周波数に合わせて、前記コイル部材のインピーダンスと前記負荷のインピーダンスとを整合する機能を備えることを特徴とする請求項2記載のエネルギー貯蔵装置。

【請求項4】
前記磁界発生モジュールは、前記駆動部との連繋を遮断可能に設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載のエネルギー貯蔵装置。

【請求項5】
前記磁界発生モジュールは全体として円柱状に形成されていることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項記載のエネルギー貯蔵装置。
産業区分
  • その他電子
  • 発電、電動
  • 送配電
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011236368thum.jpg
出願権利状態 登録
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