(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンおよびエンジンシステムの駆動のための電気機器をパッケージ内に収納するエンジンシステムにおいて、
交流電源を一次側とし、エンジンシステムの駆動のための電気機器の想定電圧を二次側とする変圧器を、前記パッケージ内に収納するのに当たって、該パッケージの外壁の一部となるパッケージ外板の内面に、前記変圧器を取付け、前記パッケージ外板における前記変圧器の上方および下方に開口をそれぞれ設け、前記変圧器下方の開口、前記変圧器上方の開口、前記変圧器および換気ファンを、被覆するように前記パッケージ外板の内面にトランスボックスを設け、前記パッケージ内部で他の機器が収納される空間から区画された共通空間であるトランスボックスに収納し、前記パッケージ外板の外面に、前記変圧器上方の開口から前記変圧器下方の開口までを覆う換気ダクトを設け、該換気ダクト内を前記変圧器下方の開口および外部と連通する吸気部分と、前記変圧器上方の開口および外部と連通する排気部分とに区画することで、単一のパッケージ外板に前記変圧器、前記換気ファンおよび前記変圧器用の換気経路を集約したことを特徴とするエンジンシステム。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンシステムにおいて、前記変圧器を複数個設けるとともに、各変圧器を高さ方向に段積みし、各変圧器全周に換気経路を設けたことを特徴とエンジンシステム。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンシステムにおいて、前記換気ダクトと前記パッケージとの取付け面における上辺および左右側辺の周縁部に密閉部材を設け、前記パッケージの前記変圧器上下の開口上辺に樋を設けたことを特徴とするエンジンシステム。
【請求項４】
請求項１記載のエンジンシステムにおいて、前記変圧器に温度センサを設け、該温度センサの検出温度が所定温度以上となった場合に所定値まで出力能力を抑制することを特徴とするエンジンシステム。
【請求項５】
請求項４記載のエンジンシステムにおいて、前記温度センサの検出温度が前記所定温度よりも高温の第２の所定温度以上となった場合に運転を停止することを特徴とするエンジンシステム。
【請求項６】
請求項５記載のエンジンシステムにおいて、前記変圧器に温度スイッチを設け、前記第２の所定温度よりも高温の第３の所定温度で該温度スイッチが作動して交流電源からの受電を断つことを特徴とするエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立換気経路に変圧器を配置するエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電システムとして、パッケージにエンジン、発電機およびその他の必要な機器を収容したパッケージ収納型エンジン発電機や、パッケージにガスタービン、発電機およびその他の必要な機器を収容したガスタービンコージェネレーションパッケージが公知である。しかも、ガスタービンコージェネレーションパッケージは、変圧器を１階床面に配置している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記特許文献１に記載のガスタービンコージェネレーションパッケージは、運転時に変圧器、ガスタービンや発電機等の機器が発熱するため、これら機器を冷却できるように、機器が収納されたパッケージ内部空間を換気する必要がある。このため、ガスタービンコージェネレーションパッケージ等は、製造当初から変圧器を含むパッケージ全体の熱バランスを考慮した設計がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、電気機器を２００Ｖ仕様（想定電圧）とするエンジンシステムを、４００Ｖの交流電源下で使用する場合、そのために２００Ｖに変換する変圧器を別途パッケージ内に追加設置する必要がある。
【０００６】
このように、実際に使用する交流電源の電圧が想定電圧と相違する場合、変圧器を前記特許文献１の構成のように、他の機器と同じ換気経路に配置すると、パッケージ内の熱容量が変化するため、熱バランスを再設計する必要が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、電気機器の想定電圧と異なる交流電源下においてエンジンシステムを使用するために変圧器を追加する場合であっても、この変圧器の有無でパッケージ内の熱バランスが実質的に変わることのないエンジンシステムを提示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、エンジンおよびエンジンシステムの駆動のための電気機器をパッケージ内に収納するエンジンシステムにおいて、交流電源を一次側とし、エンジンシステムの駆動のための電気機器の想定電圧を二次側とする変圧器を、前記パッケージ内に収納するのに当たって、該パッケージの外壁の一部となるパッケージ外板の内面に、前記変圧器を取付け、前記パッケージ外板における前記変圧器の上方および下方に開口をそれぞれ設け、前記変圧器下方の開口、前記変圧器上方の開口、前記変圧器および換気ファンを、被覆するように前記パッケージ外板の内面にトランスボックスを設け、前記パッケージ内部で他の機器が収納される空間から区画された共通空間であるトランスボックスに収納し、前記パッケージ外板の外面に、前記変圧器上方の開口から前記変圧器下方の開口までを覆う換気ダクトを設け、該換気ダクト内を前記変圧器下方の開口および外部と連通する吸気部分と、前記変圧器上方の開口および外部と連通する排気部分とに区画することで、単一のパッケージ外板に前記変圧器、前記換気ファンおよび前記変圧器用の換気経路を集約したことにある。
【０００９】
前記本発明は、交流電源電圧の変圧器を追加するのに当たり、変圧器の冷却のための吸気口、排気口および換気ファンを他の機器から独立した換気経路内に設けたことによって、変圧器の有無でパッケージ内の熱バランスが実質的に変わることの無いエンジンシステムを実現できる。
【００１０】
なお、実質的にとは、変圧器は発熱体であることから、この変圧器を追加設置した場合に、パッケージ内の熱バランスが製造当初と若干変化することが考えられるが、熱バランスを再設定する必要のない程度をいう。
【００１１】
前記本発明のエンジンシステムにおいて、前記変圧器を複数個設けるとともに、各変圧器を高さ方向に段積みし、各変圧器全周に換気経路を設けたことにある。
【００１２】
かかる本発明は、変圧器の設置面積を少なくできると共に変圧器の冷却効率が向上する。
【００１３】
前記本発明のエンジンシステムにおいて、前記換気ダクトと前記パッケージとの取付け面における上辺および左右側辺の周縁部に密閉部材を設け、前記パッケージの前記変圧器上下の開口上辺に樋を設けたことにある。
【００１４】
前記発明は、パッケージ内の変圧器への雨水浸入を防止できる。
【００１５】
前記本発明のエンジンシステムにおいて、前記変圧器に温度センサを設け、該温度センサの検出温度が所定温度以上となった場合に所定値まで出力能力を抑制することにある。
【００１６】
かかる本発明は、前記変圧器の温度が所定温度以上となった場合に、発電される電力量を減少させて、変圧器の温度を下げて変圧器の過熱保護を図れる。
【００１７】
前記本発明のエンジンシステムにおいて、前記温度センサの検出温度が前記所定温度よりも高温の第２の所定温度以上となった場合に運転を停止することにある。
【００１８】
かかる本発明は、前記変圧器の温度低下が不十分な場合に変圧器の過熱保護を図れる。
【００１９】
前記本発明のエンジンシステムにおいて、前記変圧器に温度スイッチを設け、前記第２の所定温度よりも高温の第３の所定温度で該温度スイッチが作動して交流電源からの受電を断つことにある。
【００２０】
かかる本発明は、さらに、変圧器の過熱保護を図れる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、交流電源電圧の変圧器を追加するのに当たり、変圧器の冷却のための吸気口、排気口および換気ファンを他の機器から独立した換気経路内に設けたことによって、変圧器の有無でパッケージ内の熱バランスが実質的に変わることの無いエンジンシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジンシステムの要部示す断面側面図である。
【図２】同エンジンシステムの要部を示す分解斜視図である。
【図３】同エンジンシステムの全体を示す分解斜視図である。
【図４】同エンジンシステムに使用されるトランスユニットの斜視図である。
【図５】同トランスユニットの内部を示す底面図である。
【図６】換気ダクトをパッケージ外板から分離した状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態におけるエンジンシステムの全体を示す正面図である。
【図８】同エンジンシステムの全体を示す背面図である。
【図９】同エンジンシステムの全体を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１〜図９は本発明の一実施の形態を示す。
【００２４】
図７は本発明の実施形態におけるエンジンシステムとしてのコージェネレーション装置全体を示す正面図、図８は同コージェネレーション装置の全体を示す背面図、図９は同コージェネレーション装置の全体を示す側面図である。
【００２５】
本実施形態のコージェネレーション装置は、接地されるパッケージ１内下部に、天然ガスを燃料とするガスエンジン２、このガスエンジン２により駆動する発電機３、換気ファン５、エアクリーナ６、吸気サイレンサ７、スタータ（図示省略）、排気サイレンサ８とを備えている。
【００２６】
また、パッケージ１内上部には、プロペラファン９、冷却水タンク１０、ラジエータ１２、インバータ１３が配置されている。
【００２７】
パッケージ１の一側には、図１〜図５に示すように、オートトランス２０が配置されている。このオートトランス２０は、交流電源を一次側とするとともに、コージェネレーション装置の駆動のための電気機器の想定電圧を二次側とする変圧器である。例えば、一次側の交流電源は、４００Ｖの交流電源であり、ガスエンジン２を作動させるためにコージェネレーション装置で必要な二次側の想定電圧は２００Ｖの交流電源である。
【００２８】
パッケージ１の外壁の一部となるパッケージ外板１ａにおける変圧器２０の上方および下方に開口１ｂ、１ｃがそれぞれ設けられている。
【００２９】
また、かかる変圧器上方の開口１ｂ、変圧器２０および変圧器下方の開口１ｃを、パッケージ１内部で他の機器が収容された空間２６から区画された共通空間２７に収納している。すなわち、パッケージ外板１ａの内側に、トランスボックス３０が、開口１ｂ、１ｃ、変圧器２０を被覆するように設けられている。
【００３０】
このトランスボックス３０は、上部に傾斜部３１ａを有する背面部３１と、両側の側壁部３２、３２と、閉塞底板３４から構成されている。なお、トランスボックス３０の下端に閉塞板３４を設けることなく、トランスボックス３０の下端は、パッケージ１の床面により、閉塞することも可能である。
【００３１】
トランスボックス３０の開口する前面下部には、換気ファン２５が、ファン取付板２８を介して取付けられている。そして、かかる換気ファン２５が変圧器下方の開口１ｃ内に臨んでいる。
【００３２】
前記変圧器２０は、複数個（本実施の形態では３個）が高さ方向に段積みされるとともに、図４および図５に示すように、ステー３３を介してトランスボックス３０の側壁部３２、３２に固定されている。このように、変圧器２０をステー３３を介してトランスボックス３０の側壁部３２、３２に固定することにより、トランスボックス内面と間隔を有して変圧器２０を固定することができる。このように、トランスボックス内面と間隔を有して変圧器２０を固定することにより、変圧器２０の全周とトランスボックス内面との間に、換気経路３５ａ、３５ｂ、３５ｃが形成されている（図５参照）。
【００３３】
この換気経路３５ａ、３５ｂ、３５ｃの下端は、換気ファン２５を介して変圧器下方の開口１ｃに連通し、換気経路３５ａ、３５ｂ、３５ｃの上端は上開口１ｂに連通している。なお、トランスボックス３０、変圧器２０および換気ファン２５により、トランスユニット３６が構成されている。
【００３４】
また、パッケージ外板１ａ外面には、変圧器上方の開口１ｂから換気ファン２５（変圧器下方の開口１ｃ）までを覆う換気ダクト５０が設けられている。この換気ダクト５０は、上部に傾斜部５１ａを有する前壁５１と、両側壁５２、５２とから構成されている。換気ダクト５０のパッケージ外板外面側は開口しているが、この開口はパッケージ外板１ａにより閉塞される。
【００３５】
換気ダクト５０内は、変圧器下方の開口１ｃと連通する吸気部分５３と、変圧器上方の開口１ｂと連通する排気部分５４とに区画されている。具体的には、換気ダクト５０内は、区画壁５５を介して、上下に２分割されており、下部空間が吸気部分５３となり、上部空間が排気部分５４となる。
【００３６】
しかも、吸気部分５３および排気部分５４は、上下方向の分割壁５６、５８により、それぞれ図１に示すように左右に２分割され、換気ダクト５０内は全体として４分割されている。吸気部分５３の分割壁５６は、外部と連通する吸気口５３ｃを有する上流側吸気経路５３ａと、換気ファン２５と連通する下流側吸気経路５３ｂとに分割している。そして、分割壁５６の上端には、フィルタ５７が設けられており、このフィルタ５７を介して上流側吸気経路５３ａと、下流側吸気経路５３ｂとが連通している。なお、下流側吸気経路５３ｂの下面は閉塞されている。
【００３７】
排気部分５４は、分割壁５８により、変圧器上方の開口１ｂと連通する上流側排気経路５４ａと、外部と連通する下流側排気経路５４ｂとに分割されている。そして、分割壁５８の上端と換気ダクト５０の傾斜部５１ａとの間には、間隔５９が形成され、この間隔５９を介して上流側排気経路５４ａと下流側排気経路５４ｂとが連通している。なお、換気ダクト５０の前壁５１には、上流側排気経路５４ａの排気口５４ｃが形成されている。
【００３８】
また、換気ダクト５０とパッケージ外板１ａとの取付け面で上辺および左右側辺の周縁部に密閉部材６０が設けられている。本実施の形態では、密閉部材６０は、換気ダクト５０の傾斜部５１ａおよび両側壁５２、５２の３辺に沿うように、パッケージ外板１ａの外面に設けられている。そして、換気ダクト５０の開口周縁が、この密閉部材６０に密着しており、換気ダクト５０とパッケージ１との間の水密性が維持されている。
【００３９】
また、変圧器上方の開口１ｂおよび変圧器下方の開口１ｃの上辺の全長には、樋６２がそれぞれ設けられている。この樋６２は、どちらか一方に傾斜しているか、あるいは、真ん中高くし両端側を低くしている。かかる樋６２により、仮に雨水がパッケージ外板１ａを伝って流れても、変圧器上方の開口１ｂおよび変圧器下方の開口１ｃからパッケージ１内に浸入するのを防止できる。
【００４０】
さらに、トランスボックス３０の一方の側壁部３２には、変圧器２０の一次側または二次側と接続する端子３５が設けられている。
【００４１】
しかも、前記変圧器２０には、図１に示すように温度センサ３７が設けられている。そして、この温度センサ３７の検出温度が所定温度以上となった場合に、ガスエンジン２等を制御して所定値まで出力（電力）能力を抑制するようになっている。しかも、前記温度センサ３７の検出温度が前記所定温度よりも高温の第２の所定温度以上となった場合に、運転を停止する。
【００４２】
さらに、前記変圧器３７に温度スイッチ（図示省略）を設け、前記第２の所定温度よりも高温の第３の所定温度に達した際に、温度スイッチが作動して交流電源からの受電を断つようにすることも可能である。
【００４３】
本実施の形態のコージェネレーション装置は以上の構成からなり、次にかかる装置を運転する場合について説明する。
【００４４】
先ず、ガスエンジン２を始動させ発電機３により発電する。この発電された電力は、インバータにより２００Ｖの交流電源として生成され、一部はガスエンジン２を動かすために各電気機器に供給される。この２００Ｖの交流電源により、換気ファン５およびプロペラファン９も作動するため、パッケージ１の適宜部分に設けられた吸気口から外気がパッケージ１の下部から内部の空間２６に入り、ガスエンジン２および発電機３等の各機器を冷却した後に、パッケージ１の上部に流れて、プロペラファン９を介して排出される。また、大部分が変圧器２０により、４００Ｖの電圧に変換され外部に適宜供給可能となる。
【００４５】
このように、発電された２００Ｖの交流電源は、大部分が変圧器２０を介することから、変圧機２０は発熱することとなる。２００Ｖの交流電源により、換気ファン２５も作動する。この結果、換気ダクト５０の吸気口５３ｃから外気が上流側吸気経路５３ａに吸引される。上流側吸気経路５３ａに入った空気は上方に流れ、さらにフィルタ５７を通過する。フィルタ５７を通過した空気は、向きを変えて下流側吸気経路５３ｂ内を下方に流れ、換気ファン２５に吸引される。
【００４６】
換気ファン２５を通過した空気は、さらにトランスボックス３０内の共通空間２７の下部に入り、この共通空間２７を上方に流れる。具体的には、空気は、換気経路３５ａ、３５ｂ、３５ｃを上方に向かって流れるため、この空気は変圧器２０を冷却する。
【００４７】
変圧器２０を冷却した空気は、変圧器上方の開口１ｂから上流側排気経路５４ａに入り、さらに上方に流れる。かかる空気は、間隔５９を介して下流側排気経路５４ｂに入り、下方に流れ、排気口５４ｃから排出される。
【００４８】
以上のように、変圧器２０以外のエンジンを動かすための各機器を冷却する換気経路と、変圧器２０を冷却する換気経路とは、区画された構成である。この結果、トランスユニット３６内の変圧器２０を冷却する独自の換気経路を有し、追加された変圧器２０は、かかる換気経路を流れる空気により冷却される。その結果、エンジンや発電機３等のその他の機器等の既存部分へ換気は、変圧器２０の有無に関わらず同等であるため、エンジン等その他の機器へ影響を与えることはない。
【００４９】
また、変圧器２０は複数個を上下方向に縦配置し、しかも、各変圧器２０の全周囲に換気経路３５ａ、３５ｂ、３５ｃを設けているので、効率よく換気を行うことができる。
【００５０】
さらに、変圧器２０をトランスボックス３０に収容してトランスユニット３６を構成していることから、コージェネレーション装置が設置される現地に応じて、既存の機器を変更することなく、適宜変圧器２０を容易且つ迅速に取付けることが可能となる。
【００５１】
また、換気ダクト５０内に、吸気部分５３と排気部分５４とを設け、吸気部分５３を上流側吸気経路５３ａと下流側吸気経路５３ｂとに分割するとともに、排気部分５４を上流側排気経路５４ａと下流側排気経路５４ｂとに分割して、換気経路を屈曲させていることから、かかる吸気部分５３および排気部分５４を介して、雨水がパッケージ１内に浸入するおそれもない。
【００５２】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、換気ファン２５は、変圧器上方の開口１ｂに設けてもよく、共通空間２７の換気が可能であれば設置位置は、特に限定されるものではない。
【００５３】
また、エンジンとしてガスエンジンを挙げたが、エンジンの種別は、ディーゼルエンジン等のその他の燃料で駆動されるエンジンでもよい。しかも、コージェネレーション装置について例示したが、本発明は、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）に採用することも可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１          パッケージ
１ａ        パッケージ外板
１ｂ        変圧器上方の開口
１ｃ        変圧器下方の開口
２          ガスエンジン（エンジン）
３          発電機
５          換気ファン
９          プロペラファン
１３        インバータ
２０        変圧器（オートトランス）
２５        換気ファン
２６        空間
２７        空間
３０        トランスボックス
３５ａ      換気経路
３５ｂ      換気経路
３５ｃ      換気経路
３５        端子
３６        トランスユニット
３７        温度センサ
５０        換気ダクト
６０        密閉部材
６２        樋
【図１】
0005431836.tif 000002
【図２】
0005431836.tif 000003
【図３】
0005431836.tif 000004
【図４】
0005431836.tif 000005
【図５】
0005431836.tif 000006
【図６】
0005431836.tif 000007
【図７】
0005431836.tif 000008
【図８】
0005431836.tif 000009
【図９】
0005431836.tif 000010