(57)【要約】【課題】実使用に耐え得るコンパクトな無停電機能を備える蓄電装置を収納したエンジン発電機を提供することを課題とする。【解決手段】エンジンＥ及び発電機Ｇを機器室３に収納するエンジン発電機１において、機器室３に前記エンジンＥの排気消音器３７・３７を収納し、機器室３の一方側面を吸気フード４で覆い、他方側面を排気フード５で覆い、排気消音器３７より下流の排気管３８を排気フード５で覆われた機器室３の他方側面及び排気フード５に貫通させて設け、無停電機能を備える蓄電装置１０を機器室３とは別個の筐体で構成された蓄電室２に収納し、蓄電室２を機器室３の上面に設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及び発電機を第一筐体に収納するエンジン発電機において、
前記エンジンと繋がる排気管に排気消音器を介装するとともに、前記排気消音器を前記第一筐体に収納し、
前記第一筐体の一方側面にエンジン発電用吸気口を設けるとともに、前記第一筐体の他方側面にエンジン発電用排気口を設け、
前記第一筐体の一方側面を吸気フードで覆い、
該一方側面に対向する他方側面を排気フードで覆い、
前記排気消音器より下流側の排気管を前記排気フードで覆われた前記第一筐体の他方側面に貫通させるとともに前記排気フード内を通し、
無停電機能を備える蓄電装置を前記第一筐体と別個に設けられた第二筐体に収納し、
前記第二筐体を前記第一筐体の上面に設置することを特徴とするエンジン発電機。
【請求項２】
前記蓄電装置が電力を貯蔵する蓄電本体と蓄電制御装置とを有する請求項１記載のエンジン発電機であって、
前記第二筐体の内部下方に前記蓄電本体を設置し、内部上方に前記蓄電制御装置を設置し、
前記第二筐体を構成する４つの側面の１つであって、前記吸気フードで覆われる側面及び前記排気フードで覆われる側面を除く２つの側面のうち前記蓄電本体と対向する側面に蓄電用吸気口を設け、
前記蓄電用吸気口が設けられた側面と対向する側面の上部に蓄電用排気口を設け、
前記蓄電用吸気口又は前記蓄電用排気口にファンを設け、
前記第二筐体内の温度が所定温度以上となった場合に前記ファンを駆動して蓄電本体周囲の強制換気を行なうことを特徴とするエンジン発電機。
【請求項３】
前記蓄電装置が電力を貯蔵する蓄電本体と蓄電制御装置とを有する請求項１または２に記載のエンジン発電機であって、
前記第二筐体の内部下方に前記蓄電本体を設置し、
内部上方に蓄電制御装置を設置し、
前記蓄電本体の下方にヒータを設け、
前記第二筐体内の温度が所定温度以下となった場合に前記ヒータを作動して蓄電本体を加熱することを特徴とするエンジン発電機
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無停電機能を備えるエンジン発電機のパッケージ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン発電機は、エンジン駆動による発電機によって電力を生成する装置として公知である。
特許文献１は、無停電機能を備えたエンジン発電機システムを開示している。ここで、無停電機能とは、停電又は電圧の瞬間的な異常低下時において、エンジン発電機によって電力供給が可能となるまでの間を蓄電装置で賄う機能である。
また、特許文献２は、エンジン、発電機及び制御装置等をパッケージ化し、蓄電装置としてエンジンの始動用バッテリを他の機器から区画した収納箱に収めるエンジン発電機を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７４６２５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４２７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１が開示するエンジン発電機システムは、エンジン発電機と蓄電装置の電力系統での結線を記載しているが、エンジン発電にかかる吸排気およびエンジンや発電機等から発生する熱に起因するシステムの温度上昇を考慮した、実使用に耐え得る装置の具体的な配置構成については記載がなく、これらの点については何も考慮されていない。
また、特許文献２が開示するエンジン発電機のバッテリは、エンジン始動用の比較的小容量の蓄電装置であって、無停電機能を賄うまでの容量を有していない。このため、エンジン発電にかかる吸排気をスムーズに行いながらも、適切に温度管理可能な無停電機能を備えた蓄電装置を収納したエンジン発電機が要望されていた。しかも、無停電機能を備えた比較的大容量の蓄電装置を配置しながらも、占有面積が小さいコンパクトなエンジン発電機が必要とされていた。
【０００５】
そこで、本発明においては、実使用に耐え得るコンパクトな無停電機能を備える蓄電装置を収納したエンジン発電機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、エンジン及び発電機を第一筐体に収納するエンジン発電機において、前記エンジンと繋がる排気管に排気消音器を介装するとともに、前記排気消音器を前記第一筐体に収納し、前記第一筐体の一方側面にエンジン発電用吸気口を設けるとともに、前記第一筐体の他方側面にエンジン発電用排気口を設け、前記第一筐体の一方側面を吸気フードで覆い、該一方側面に対向する他方側面を排気フードで覆い、前記排気消音器より下流側の排気管を前記排気フードで覆われた前記第一筐体の他方側面に貫通させるとともに前記排気フード内を通し、無停電機能を備える蓄電装置を前記第一筐体と別個に設けられた第二筐体に収納し、前記第二筐体を前記第一筐体の上面に設置するものである。
このような構成によれば、エンジン及び発電機を収納する第一筐体の一方側面に設けられたエンジン発電用吸気口を介して第一筐体内の吸気が行われ、第一筐体の他方側面に設けられたエンジン発電用排気口を介して第一筐体内の排気が行われる。さらに、エンジンからの排気は第一筐体内に収納された排気消音器を介装した排気管を介して行われる。ここで、第一筐体の一方側面は吸気フードに覆われる一方、該一方側面に対向する他方側面は排気フードに覆われ、上記排気管は第一筐体の他方側面を貫通するとともに排気フード内を通して設けられる。こうして、第一筐体内で吸排気をスムーズに行いながらもエンジン発電が行われる。その一方で、第一筐体と別個に設けられた第二筐体内に無停電機能を備える蓄電装置が収納されているので、蓄電装置は第一筐体内で行われるエンジン発電とは熱的にも独立した環境下で蓄電制御を行なうことができる。よって、エンジンの吸排気をスムーズに行いながらも、蓄電装置を適切に温度管理可能として無停電機能を好適に発揮することができる。しかも、第二筐体を第一筐体の上面に設置することにより、占有面積を小さくしてエンジン発電機をコンパクトに構成することができる。したがって、この発明によれば、実使用に耐え得るコンパクトな無停電機能を備える蓄電装置を収納したエンジン発電機を提供することができる。
【０００８】
ここで、蓄電装置が電力を貯蔵する蓄電本体と蓄電制御装置とを有するエンジン発電機においては、前記第二筐体の内部下方に蓄電本体を設置し、内部上方に前記蓄電制御装置を設置し、前記第二筐体を構成する４つの側面の１つであって、前記吸気フードで覆われる側面及び前記排気フードで覆われる側面を除く２つの側面のうち前記蓄電本体と対向する側面に蓄電用吸気口を設け、前記蓄電用吸気口が設けられた側面と対向する側面の上部に蓄電用排気口を設け、前記蓄電用吸気口又は前記蓄電用排気口にファンを設け、前記第二筐体内の温度が所定温度以上となった場合に前記ファンを駆動して蓄電本体周囲の強制換気を行なうものである。
このような構成によれば、第二筐体を構成する４つの側面の１つであって、吸気フード及び排気フードで覆われる側面を除く２つの側面のうち蓄電本体と対向する側面に蓄電用吸気口が設けられる一方、蓄電用吸気口が設けられた側面と対向する側面の上部に蓄電用排気口が設けられている。そして、第二筐体内の温度が所定温度以上となった場合に蓄電用吸気口又は蓄電用排気口に設けたファンを駆動して蓄電本体周囲の強制換気を行っているので、蓄電本体を効率良く冷却して蓄電本体の周囲温度が許容上限温度以上になるのを防止することができる。
【０００９】
さらに、前記第二筐体の内部下方に前記蓄電本体を設置し、内部上方に蓄電制御装置を設置し、前記蓄電本体の下方にヒータを設け、前記第二筐体内の温度が所定温度以下となった場合に前記ヒータを作動して蓄電本体を加熱するものである。
このような構成によれば、第二筐体内の温度が所定温度以下となった場合にヒータが作動して蓄電本体を加熱するので、蓄電本体の周囲温度が許容下限温度を下回るのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のエンジン発電機によれば、実使用に耐え得るコンパクトな無停電機能を備えた蓄電装置を収納した収納したエンジン発電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン発電機の全体的な構成を示した正面図。
【図２】同じく背面図。
【図３】エンジン発電機の結線を示した単相結線図。
【図４】エンジン発電機の給電パターンを示した概略図。
【図５】エンジン発電機の内部構造を示した正面図。
【図６】蓄電室の通風構成を示した斜視図及びヒータの配置を示したＡＡ´断面図。
【図７】同じく別の方向の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１及び２を用いて、本発明の実施形態であるエンジン発電機１の外観について説明する。
エンジン発電機１は、第一筐体としての機器室３と、機器室３とは別個に設けられ、機器室３の上部に配置される第二筐体としての蓄電室２と、機器室３の一方側面（以下、吸気側面３ａ）を覆う鉛直方向下方側に開口した吸気フード４と、吸気側面３ａと対向する他方側面（以下、排気側面３ｂ）を覆う鉛直方向下方側に開口した排気フード５と、を備えている。機器室３の上面と、蓄電室２の底面と、は同等の面積としている。なお、排気フード５の上部側方から突出している排気管３８について、詳しくは後述する。
【００１３】
図１に示すように、エンジン発電機１の正面側において、蓄電室２には観音扉２５が設けられている。観音扉２５の下方には、吸気口２１・２１（本願の「蓄電用吸気口」に相当）がそれぞれ設けられている。吸気口２１・２１の蓄電室２の室内側には、フィルター（図示略）がそれぞれ設けられている。また、エンジン発電機１の正面側において、機器室３には観音扉３９が設けられている。
【００１４】
図２に示すように、エンジン発電機１の背面側において、蓄電室２には観音扉２６が設けられている。観音扉２６の上方には、排気口２２・２２（本願の「蓄電用排気口」に相当）がそれぞれ設けられている。排気口２２・２２の蓄電室２の室内側には、ファン２３・２３がそれぞれ設けられている（図５及び６参照）。
【００１５】
図３を用いて、エンジン発電機１の結線について説明する。
エンジン発電機１は、商用電源Ｐと、非常用負荷Ｌａと、瞬時電圧低下（以下、瞬低）補償負荷Ｌｂと、に接続されている。また、エンジン発電機１は、エンジンＥと、発電機Ｇと、無停電機能を備える蓄電装置１０と、電磁接触器５５・５５と、停電検出器１４と、を備えている。エンジン発電機１は、停電検出器１４によって停電を検出した場合には、電磁接触器５５・５５の切り換えによって、商用電源Ｐから発電機Ｇに供給電源を切り換えて、非常用負荷Ｌａ及び瞬低補償負荷Ｌｂに電力を供給する。
【００１６】
非常用負荷Ｌａとは、１０〜４０秒程度の停電又は電圧低下が許容されている負荷である。非常用負荷Ｌａとしては、照明器具、空調設備等が相当する。また、瞬低補償負荷Ｌｂとは、瞬時の電圧低下すら許容されていない負荷である。瞬低補償負荷Ｌｂとしては、パソコン、銀行のＡＴＭ等が相当する。
【００１７】
蓄電装置１０は、商用電源Ｐ又は発電機Ｇである電源側から瞬低補償負荷Ｌｂである負荷側に至る経路１１と、経路１１をバイパスする経路１３と、蓄電本体としての電気二重層コンデンサ（以下、ＥＤＬＣ）４１から経路１１に至る経路１２と、を備えている。経路１１は、電源側から負荷側に向かって、遮断器５２と、高速半導体スイッチ１８と、遮断器５３と、をこの順に直列に接続している。経路１２は、ＥＤＬＣ４１から負荷側に向かって、双方向電力変換器１６と、トランス４７と、遮断器５４と、をこの順に直列に接続して、経路１１の高速半導体スイッチ１８と遮断器５３との間に接続されている。経路１３は、蓄電装置１０の外部に設けられ、電源側から負荷側に向かって、遮断器５１を介して、遮断器５３よりも負荷側に接続される。
【００１８】
蓄電装置１０は、蓄電制御装置１５を備え、蓄電制御装置１５には、双方向電力変換器１６と、高速半導体スイッチ１８と、遮断器５１〜５４と、に接続されている。蓄電制御装置１５は、高速半導体スイッチ１８によって経路１１の瞬時電力低下を検出した場合には、双方向電力変換器１６によって経路１２の電力供給方向をＥＤＬＣ４１から瞬低補償負荷Ｌｂに給電するように切り換える機能を有する。
【００１９】
図４を用いて、エンジン発電機１の給電方式について説明する。図４は、商用電力給電、ＥＤＬＣ給電、発電機給電、商用電力給電（メンテ時）という、エンジン発電機１の４つの給電方式を表している。
通常、給電方式は商用電力給電とされている。商用電力給電では、商用電源側の電磁接触器５５が閉じてエンジン発電機１側の電磁接触器５５が開いて（エンジンＥおよび発電機Ｇと、非常用負荷Ｌａとの接続は切り離され）、商用電源Ｐから非常用負荷Ｌａに電力が供給される。また、蓄電制御装置１５は、商用電力給電として、遮断器５１・５４を開いて、遮断器５２・５３を閉じ、商用電源Ｐから経路１１を経由して瞬低補償負荷Ｌｂに電力を供給する。このとき、蓄電装置１０は、充電・給電動作を行なっていないが、遮断器５４をＯＮとして、商用電源Ｐから経路１１・１２を経由してＥＤＬＣ４１に充電する場合もある。
【００２０】
停電が発生した場合または許容低電圧以下となった場合には、給電方式は商用電力給電からＥＤＬＣ給電とされる。蓄電制御装置１５は、ＥＤＬＣ給電として、高速半導体スイッチ１８によって経路１１の瞬時の電力低下を検出した場合には、双方向電力変換器１６によって経路１２の電力供給方向をＥＤＬＣ４１から瞬低補償負荷Ｌｂに給電するために、遮断器５２を開いて、遮断器５３・５４を閉じる。
【００２１】
次に、高速半導体スイッチ１８より遅れて、停電検出器１４が電力低下を検出した場合には、給電方式はＥＤＬＣ給電から発電機給電とされる。発電機給電では、商用電源側の電磁接触器５５が開いてエンジン発電機１側の電磁接触器５５が閉じてエンジンＥおよび発電機Ｇと、非常用負荷Ｌａとが接続され、エンジン発電機１から非常用負荷Ｌａに電力が供給される。蓄電制御装置１５は、発電機給電において、遮断器５２・５３・５４を閉じて、エンジンＥの駆動によって発電機Ｇから経路１１を経由して瞬低補償負荷Ｌｂに電力を供給する。また、蓄電制御装置１５は、発電機Ｇから経路１１・１２を経由してＥＤＬＣ４１を充電する。
【００２２】
なお、蓄電装置１０をメンテナンスする場合には、給電方式は商用電力給電（メンテ時）とされる。商用電力給電（メンテ時）では、商用電源側の電磁接触器５５が閉じてエンジン発電機１側の電磁接触器５５が開いて、商用電源Ｐから非常用負荷Ｌａに電力が供給される。蓄電制御装置１５は、遮断器５１を閉じて、遮断器５２・５３・５４を開いて、経路１３を経由して瞬低補償負荷Ｌｂに商用電源から電力を供給し、蓄電装置１０には電流が流れないようにする。
【００２３】
このような構成とすることで、エンジン発電機１は、停電があった場合でも、無停電機能として、発電機給電の前にＥＤＬＣ給電を行なうことで、停電検出器１４が停電を検出してエンジンＥが起動する間については、蓄電装置１０によって瞬低補償負荷Ｌｂに電力を供給できる。このようにして、停電があった場合でも、瞬低補償負荷Ｌｂには、常時電力供給が行なわれる。
さらに、蓄電装置１０には遮断器５２より負荷側で高速半導体１８および経路１１と経路１２との合流点をバイパスして遮断器５３より電源側に接続する経路（図示省略）も設けられ、蓄電装置１０の故障時や商用電力の過電圧時の電力供給路となる。
【００２４】
図５を用いて、エンジン発電機１の機器室３について説明する。図５は、エンジン発電機１を正面からみて透過した状態を図示している。
エンジン発電機１の機器室３には、エンジン発電機１の制御を行なうエンジン発電機制御装置等の電装品を収納する電装品箱３１と、発電機Ｇと、エンジンＥと、燃料を貯溜する燃料タンク３３と、エンジン冷却水を冷却するラジエータ３４と、機器室３内を換気するラジエータファン３２と、エンジンＥに繋がる排気管３８と、排気管３８に介装される排気消音器３７・３７と、が配置されている。また、エンジン発電機１の機器室３には、吸気側面３ａに吸気口３５（本願の「エンジン発電用吸気口」に相当）が設けられ、排気側面３ｂに排気口３６（本願の「エンジン発電用排気口」に相当）が設けられている。
【００２５】
図５の実線矢印に示すように、ラジエータファン３２の駆動によって、機器室３内を換気する通風構成が形成される。すなわち、吸気フード４の底面の開口部から吸込まれた空気は、機器室３の吸気口３５から機器室３に進入し、発電機Ｇ及びエンジンＥ等を冷却し、ラジエータ３４を冷却し、機器室３の排気口３６から排気フード５に進入し、排気フード５の底面の開口部から外部に排気される。
【００２６】
排気管３８は、エンジンＥの上部から鉛直方向上方に延出し、機器室３の上面に支持される排気消音器３７を介して、排気側面３ｂに向かって水平方向に延出し、さらに排気消音器３７を介して、排気側面３ｂを貫通して、排気フード５内を鉛直上方に立ち上がった後、水平方向に曲がって排気フード５を貫通して、外部に突出している。
【００２７】
従来、エンジン発電機は、排気管及び排気消音器を機器室上面に配置する構成とされていた。ここで、本実施形態のように、排気消音器３７・３７及び排気官３８を機器室３内部に収納する構成とすることで、機器室３の上面を平らに構成できる。そのため、無停電機能を備える蓄電装置１０を機器室３の上面に安定して配置することができる。
【００２８】
図５乃至図７を用いて、エンジン発電機１の蓄電室２について説明する。図５及び図６は、蓄電室２の側板、観音扉２６を省略し、取り付けフレーム４０を支持フレーム２９から離して図示している。
エンジン発電機１の蓄電室２には、支持フレーム２９・２９・２９と、支持フレーム２９・２９・２９上に設置される格子状の取り付けフレーム４０と、ヒータ６０と、が配置されている。
【００２９】
取り付けフレーム４０は、補強部材によって、上部と下部に区画されている。取り付けフレーム４０の下部には、ＥＤＬＣ４１・４１が下方に隙間を設けて配置されている。取り付けフレーム４０の上部には、正面側と背面側を仕切る取り付け板４５が前後中央部に左右方向（吸気側面３ａおよび排気側面３ｂの垂線方向）に延設して設けられている。取り付け板４５の正面側には、蓄電制御装置１５の電装品を収納する電装品箱４２と、遮断器５１・５２・５３・５４と、が取り付けられている。そして、ＥＤＬＣ４１・４１が蓄電室２の内部下方に設置される一方、蓄電制御装置１５が蓄電室２の内部上方に設置される。取り付け板４５の背面側には、電装品箱４２に収納される電装品の冷却フィン４３と、トランス４７と、が取り付けられている。
【００３０】
また、ファン２３・２３と、ヒータ６０と、ＥＤＬＣ４１・４１の周囲温度を検出する温度センサーと、が設けられ、ファン２３・２３およびヒータ６０は、温度センサーの検出温度に基づいて電装品箱３１の制御装置により制御される。
【００３１】
上述したように、エンジン発電機１の蓄電室２を構成する４つの側面の１つであって、吸気側面３ａおよび排気側面３ｂを除く２つの側面のうちＥＤＬＣ４１・４１と対向する側面（正面）の下部には吸気口２１・２１が形成され、吸気口２１・２１が形成された側面と対向する側面（背面）の上部には排気口２２・２２が形成されている。また、排気口２２・２２の蓄電室２の室内側には、ファン２３・２３がそれぞれ設けられている。
【００３２】
図６及び図７の実線矢印に示すように、ファン２３・２３の駆動によって、蓄電室２内部を換気する通風構成が形成される。すなわち、吸気口２１・２１から吸込まれた空気は、取り付けフレーム４０の下部においてＥＤＬＣ４１・４１の正面、両側面、上面、底面を通過することでＥＤＬＣ４１・４１を冷却し、取り付けフレーム４０の上部を通過し、排気口２２・２２から外部に排気される。
【００３３】
ヒータ６０は、ＥＤＬＣ４１・４１の下方で機器室３の天板との隙間に配置されている。このような構成とすることで、ヒータ６０の発熱によって、ＥＤＬＣ４１・４１の下方において温められた空気は、蓄電室２内を上昇し、ＥＤＬＣ４１・４１を加熱することができる。
【００３４】
ここで、本実施形態のＥＤＬＣ４１・４１の許容温度は例えば−５℃〜４０℃とされている。この場合、蓄電制御装置１５は、ＥＤＬＣ周囲温度が、４０℃以上である場合は、ファン２３・２３の駆動によって蓄電室２を換気することでＥＤＬＣ４１・４１の周囲を強制換気し、―５℃以下である場合は、ヒータ６０の発熱によってＥＤＬＣ４１・４１を加熱する。
【００３５】
このようにして、ＥＤＬＣ４１・４１の周囲温度が許容上限温度以上又は許容下限温度以下となることを防止して、ＥＤＬＣ４１・４１の機器としての信頼性を確保できる。
【符号の説明】
【００３６】
１    エンジン発電機
２    蓄電室（第二筐体）
３    機器室（第一筐体）
４    吸気フード
５    排気フード
１０  蓄電装置
２１  吸気口（蓄電用吸気口）
２２  排気口（蓄電用排気口）
２３  ファン
３５  吸気口（エンジン発電用吸気口）
３６  排気口（エンジン発電用排気口）
３７  排気消音器
３８  排気管
６０  ヒータ
Ｇ    発電機
Ｅ    エンジン
【図１】
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【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７】
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