(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発動機と、
発動機により回転駆動されて直流を出力する発電機と、
発電機に接続される蓄電装置と、
発電機及び蓄電装置に接続されて直流を交流に変換して外部に出力する直流交流変換装置と、
充電中は蓄電装置を直流交流変換装置から切り離し、発電機からの発電が停止すると蓄電装置を直流交流変換装置に接続するスイッチと、
発動機が停止したことを検出する作動検出器としてのオルタネータと、
オルタネータに接続されて発動機の停止によりオルタネータが発電しなくなると燃料の発動機への供給を遮断する燃料遮断制御弁とを備えてなることを特徴とする可搬式電力供給装置。
【請求項２】
発電機が、ダイオードを内蔵した自動車用オルタネータであることを特徴とする請求項１記載の可搬式電力供給装置。
【請求項３】
発電機が、複数であることを特徴とする請求１又は２項記載の可搬式電力供給装置。
【請求項４】
発動機が、気体燃料により作動する内燃機関であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の可搬式電力供給装置。
【請求項５】
気体燃料が、圧縮天然ガスであることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の可搬式電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば配電のない行楽地や山岳地等に設置される公共施設である公衆便所で使用される電気を供給するための可搬式電力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的に、電源を確保することが困難な工事現場等では、例えばディーゼルエンジンと交流発電機を組み合わせた可搬式発電装置が用いられることが多い。このような可搬式発電装置は、ディーゼルエンジンと、このディーゼルエンジンにより駆動されて交流電力を出力する交流発電機とで構成されるものが知られている。通常、交流発電機は、その回転軸をディーゼルエンジンのクランクシャフトに連結されて回転駆動されるようにして、ディーゼルエンジンに一体となるように組み付けてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構成の可搬式発電装置にあっては、ディーゼルエンジンに交流発電機が一体になるように組み付けてあるので、一体化により設置面積を小さくすることができるものであるが、一体的に組み付けてあることにより、使用している現場での修理等は、この可搬式発電装置の構造を熟知している者でないとメンテナンスが難しいと言う問題があった。つまり、工事現場で使用している際に、不意に交流発電機が故障しても、現場での修理できなかったり、あるいは交流発電機を交換するにしても、交流発電機の取り外し方が分からなかったりして、現場での交換作業が難しかった。
【０００４】
さらに、近年、ディーゼルエンジンの排出する排気ガス中に、大気汚染物質がガソリンエンジン等に比べて多量に含まれていることが明らかにされている。このような大気汚染物質を含む排気ガスは、環境破壊につながるとして規制の対象となっている。したがって、例えば、山小屋においてこのような可搬式発電装置を使用する場合、その山岳地の環境に影響を及ぼすため、上記したメンテナンス上の問題とともに、使用が制限された。
【０００５】
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る可搬式電力供給装置は、発動機と、発動機により回転駆動されて直流を出力する発電機と、発電機に接続される蓄電装置と、発電機及び蓄電装置に接続されて直流を交流に変換して外部に出力する直流交流変換装置と、充電中は蓄電装置を直流交流変換装置から切り離し、発電機からの発電が停止すると蓄電装置を直流交流変換装置に接続するスイッチと、発動機が停止したことを検出する作動検出器としてのオルタネータと、オルタネータに接続されて発動機の停止によりオルタネータが発電しなくなると燃料の発動機への供給を遮断する燃料遮断制御弁とを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
このような構成のものであれば、発電機が発動機により回転駆動されている間は、蓄電装置が充電されるとともに、直流交流変換装置が直流を交流に変換して、交流を外部に出力する。一方、発動機が停止する場合、あるいは発電機が故障した場合には、蓄電装置と直流交流変換装置とが接続されているので、蓄電装置に蓄電された直流により継続して交流を出力することが可能になる。
【０００８】
また、発動機が停止した場合に、燃料の発動機への供給が遮断されるので、燃料が外部に溢れ出ることを未然に防止することが可能になり、安全性を向上させることができる。
【０００９】
発電機のメンテナンス性を高くするためには、発電機が、ダイオードを内蔵した自動車用オルタネータであることが好ましい。このような構成であれば、発電機の調達が容易になり、故障をした場合でも迅速に代替品を調達して交換することができ、発電機により発生した不具合を迅速に解消することが可能になる。また、発電機が、複数であることにより、そのうちの１台が故障しても、交流を継続して出力でき、信頼性を向上させることが可能になる。
【００１０】
環境汚染物質の排出量を低減するためには、発動機が、気体燃料により作動する内燃機関であることが好ましい。また、気体燃料が、圧縮天然ガスであれば、さらに環境汚染物質の排出量を低下することが可能になる。しかも、内燃機関の排気ガスを浄化する装置を簡略化することができるので、製造コストを低減することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の可搬式電力供給装置の外観を示す斜視図で、図２及び図３に側面及び上面から見たその内部構造を示す。可搬式電力供給装置１００は、防音処理を施したケース１と、そのケース１内に取り付けられる、発動機である多気筒の内燃機関（以下、エンジンと称する）２、同一規格の２台の発電機３、蓄電装置である２個の高放電鉛蓄電池（以下、バッテリと称する）４、及び直流交流変換装置であるインバータ５を備えている。この実施の形態の可搬式電力供給装置１００は、例えば山頂の山小屋やキャンプ地等の配電設備がない場所に設置される水洗式便所の浄化装置に付帯するモータやポンプ等の電気設備に必要な電力を供給するためのもので、燃料切れや保守点検等でエンジン２が停止される以外は、連続して稼働されるものである。
【００１３】
ケース１は、メンテナンス性を重視するとともに、内部で生じた騒音が外部に漏洩しないように、内壁を防音構造にしてある。また、その正面、左右の両側面、及び上面には、防音処理を施した取り外し可能な扉１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅが設けてある。扉１ａ，１ｃ，１ｅを取り外すことによりバッテリ４及びインバータ５を目視することができ、また、両側面の扉１ｂ及び上面の１ｄを取り外すことによりエンジン２及び発電機３等の運転状態等を目視することができる構成である。したがって、バッテリ４及びインバータ５の保守・点検を行う場合は、扉１ａ，１ｃ，１ｅを、またエンジン２及び発電機の保守点検の際には、両側面の扉１ｂ及び上面の１ｄを取り外すものである。そして、設置時には、気体燃料である圧縮天然ガス（ＣＮＧ）あるいは液化天然ガス（ＬＰＧ）を貯蔵する燃料タンク６（図４）の複数と燃料配管ＦＬを介して接続し得るように、燃料配管接続部ＣＮＴが、ケース１に外側に露出するようにして設けてある。
【００１４】
エンジン２は、水冷式のもので、燃料である圧縮天然ガスを各気筒に対して噴射して供給する構成である。このエンジン２は、上記した施設に電力を供給するので、通常は停止することなく連続して運転される。このため、エンジンオイルの量が同じ排気量の例えば自動車用エンジンに比べて、約３倍程度にしてある。したがって、この実施の形態のエンジン２は、オイルパン２ａがその上側のエンジンブロック等に比べて大きくなっている。このエンジン２では、圧縮天然ガスを所定の圧力で各気筒に供給するために、燃料供給系にはガスレギュレータ７が取り付けてあり、燃料タンク６から供給される圧縮天然ガスの供給圧力に若干の変動がある場合でも、一定圧力でエンジンに燃料が供給されるようになっている。したがって、燃料の実際の使用量は、運転時間により精度よく推定することができ、燃料タンク６が空になる前に補給することができるものである。
【００１５】
このエンジン２の吸気系には、エアクリーナ８が取り付けてある。さらに、このエンジン２のクランクシャフト２ｃの前方端には、駆動プーリ９が取り付けてあり、また後方端にはケース１内の熱気を排出するとともに、ラジエータ１０の放熱を補助するための送風ファン（図示しない）を駆動し得るように構成してある。なお、ラジエータ１０は、ケース１の外側に取り付けられて、放熱効率をよくしてある。１１は、冷却水のためのリザーバタンクである。１２は、後述する燃料遮断制御弁１３を制御すべく、エンジン２の作動状態を検出するためのセンサとして機能するオルタネータである。このオルタネータ１２は、図４に示すように、燃料供給系に設けられる燃料遮断制御弁１３に接続されて、燃料遮断制御弁１３が開成するのに必要な電力を供給するものである。したがって、エンジン２の運転が停止し、オルタネータ１２が発電しなくなると、燃料遮断制御弁１３に必要な電力が供給されないために、燃料遮断制御弁１３が閉成してエンジン２への燃料の供給を遮断する。
【００１６】
それぞれの発電機３は、トラック等の大型車両用の自動車用オルタネータで、交流発電機３ａとダイオード３ｂとからなり、ダイオード３ｂを交流発電機３ａのケース内に内蔵することにより、例えば２４Ｖの直流を出力し得るものである。これらの発電機３は、エンジン２に対してエンジン２の左右方向に並べて、つまりその回転軸をエンジン２の後方に向けてケース１内のシャーシ１ｂに２本のボルトにより取り付けてある。また、発電機３は、エンジン２により回転駆動されるために、その回転軸３ｃには被駆動プーリ１４が取り付けてあり、これらの被駆動プーリ１４，１４とエンジン２のクランクシャフト２ｃに取り付けられた駆動プーリ９とが、図２及び図５に示すように、２本の駆動ベルト１５により回転可能に連結してある。それぞれの駆動ベルト１５は、駆動プーリ９からそれぞれの被駆動プーリ１４にかけられて、同時にそれぞれの発電機３が発電し得るようになっており、いずれか一方の発電機３が故障した場合でも、他方の発電機３により発電が継続するようになっている。そして、発電機３が自動車用オルタネータであるので、取付構造は簡素化されている。すなわち、取付はボルト２本でできるもので、下側のボルト１６により取付の基本位置が決定され、上側のボルト１７のシャーシ１ｂに対する固定位置を調整することにより駆動ベルト１５の張力を調整した調整位置が決定される。上側のボルト１７は、それぞれの発電機３の相対位置を調整するための張力調整金具１８のそれぞれの端部１８ａに係合している。したがって、張力調整金具１８の全体長さを長くすることにより、それぞれの発電機３の上側のボルト１７，１７間の距離、言い換えれば発電機３，３同士の軸間距離が長くなって、駆動ベルト１５の張力が強くなる位置に発電機３，３が移動するように構成される。
【００１７】
バッテリ４は、発電機３同様、トラック等の大型自動車において使用されるものを流用することができる。この実施の形態では、２個のバッテリ４を並列に接続しており、充電容量を増やしている。なお、蓄電装置としては、このようなバッテリ４の他に、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウム・イオン二次電池等の充電し得る乾電池類であってもよい。
【００１８】
インバータ５は、発電機３あるいはバッテリ４からの直流を例えば１００Ｖの交流に変換して出力するものである。インバータ５自体は、当該分野で知られた構成のものを広く用いてよい。
【００１９】
このような構成において、張力調整金具１８により駆動ベルト１５の張力を調整し、被駆動プーリ１４において駆動ベルト１５のスリップが発生しないようにして、それぞれの発電機３を固定する。この後、燃料の圧縮天然ガスを一定圧力でエンジン２に供給してエンジン２を運転すると、駆動プーリ９が回転し、駆動ベルト１５によりエンジン２の回転駆動力が被駆動プーリ１４に伝達されて発電が開始される。発電機３から出力される直流は、バッテリ４を充電するとともに、インバータ５に入力されて交流に変換されて外部に出力される。この時、バッテリ４はインバータ５から切り離されて、充電されるのみとなる構成である。すなわち、発電機３から出力される直流が基準となる値（基準値）より低くなった場合にバッテリ４とインバータ５とが接続されて、バッテリ４からインバータ５に直流を供給するように構成する。このために、発電機３の発電電圧を検知する電圧検知器２０、検知した発電電圧と基準となる値とを比較する比較器２１、比較結果に基づいてバッテリ４とインバータ５とを接続するスイッチ２２とを備えるものである。
【００２０】
したがって、例えば燃料がなくなった場合、エンジン２が停止し、その結果オルタネータ１２が発電しなくなり、燃料遮断制御弁１３が閉成して燃料のエンジン２への供給が停止される。このように、エンジン２が停止すると、発電機３が駆動されないので、発電機３からの発電は停止するが、バッテリ４が充電された電力を放電するので、インバータ５を介して外部への電力の供給は継続される。つまり、燃料がなくなって燃料タンク６を交換する間は、バッテリ４により給電が継続され、野外の施設を休止させることなく利用することができる状態に維持するものである。
【００２１】
また、発電機３のメンテナンスあるいは交換の場合も、同様に、エンジン２は停止するが、外部への給電は継続される。発電機３は、上記したように、それぞれが２本のボルト１６，１７で固定してあるので、それらのボルト１６，１７を緩めることにより、取付位置から容易に取り外すことができる。しかも、発電機３は、自動車用オルタネータであるので、自動車販売店や修理工場等で容易に入手することができるため、交換に要する時間を短縮することができる。また、取付に際しては、下側のボルト１６を仮止めした後、上側のボルト１７を張力調整金具１８を介して仮止めし、張力調整金具１８により駆動ベルト１５の張力を調整した後、それぞれのボルト１６，１７を締め付けることで取付作業が完了する。したがって、特殊な工具を使用することなく、また熟練を要する作業をすることなく、発電機を交換することができる。
【００２２】
さらに、エンジン２の燃料として圧縮天然ガスを使用しているので、炭化水素や二酸化炭素、窒素酸化物等の環境汚染物質の排出量を極端に少なくすることができる。したがって、山岳地や森林等に隣接するキャンプサイトやレクリエーションサイトにおいて、自然環境を破壊することなく、水洗式便所と言った日常と変わらない生活環境を作ることを補助することができる。
【００２３】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。
【００２４】
上記実施の形態においては、発電機３を２台のものを説明したが、１台であってもよいし、また３台以上であってもよい。また、同様に、バッテリ４の数についても、上記実施の形態のものに限定されるものではなく、必要な電力量に合わせて準備すればよい。
【００２５】
また、可搬式電力供給装置１００の作動状態を各種のセンサにより検知し、その検知した作動状態を示す情報を、施設を管理する部署に無線により送信する構成であってもよい。検知する情報としては、例えば、エンジン２の動作状態を示す作動／停止情報、発電機の動作状態を示す発電情報及び発電電圧情報、燃料量を示す燃料残量情報、この可搬式電力供給装置１００の負荷の作動状態を示す負荷情報等である。このような情報をデジタル無線により管理する部門に送信することにより、送信中に情報が雑音等で情報が変更されることがなく、正確に装置の動作状態を監視することができる。
【００２６】
さらに、インバータ５に、外部から、つまり例えば風力発電機や太陽電池パネル等から直流を入力する構成としてもよい。
【００２７】
その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、発電機が発動機により回転駆動されている間は、蓄電装置が充電されるとともに、直流交流変換装置が直流を交流に変換して、交流を外部に出力するので、発動機が停止する場合、あるいは発電機が故障した場合には、蓄電装置に蓄電された直流により継続して交流を出力することができる。したがって、発動機の燃料がなくなったり、あるいは発電機の交換等の作業中にあっても、連続して外部に交流電力を供給し続けることができ、負荷に対する信頼度を高くすることができる。
【００２９】
また、発動機が停止した場合に、燃料の発動機への供給が遮断されるので、燃料が外部に溢れ出ることを未然に防止することができ、安全性を向上させることができる。
【００３０】
発電機が、ダイオードを内蔵した自動車用オルタネータであれば、発電機の調達が容易になり、故障をした場合でも迅速に代替品を調達して交換することができ、発電機により発生した不具合を迅速に解消することができる。また、発電機が、複数である構成にすれば、そのうちの１台が故障しても、交流を継続して出力でき、信頼性を向上させることができる。しかも、自動車用オルタネータで構成していると、耐久性が高いので、発動機を連続運転しても長期にわたって安定した発電を継続することができる。
【００３１】
発動機が、気体燃料により作動する内燃機関であれば、環境汚染物質の排出量を低減することができる。また気体燃料が、圧縮天然ガスであれば、さらに環境汚染物質の排出量を低下することができる。しかも、内燃機関の排気ガスを浄化する例えば触媒コンバータ等の排気ガス浄化装置を簡略化することができるので、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の全体を示す斜視図。
【図２】同実施の形態の内部構成を示す側面図。
【図３】同実施の形態の内部構成を示す平面図。
【図４】同実施の形態の燃料系統及び電気系統の構成を示すブロック図。
【図５】同実施の形態の発電機の駆動構造を模式的に示す構成説明図。
【符号の説明】
２…内燃機関（エンジン）
３…発電機
４…高放電蓄電池（バッテリ）
５…インバータ
【図１】
0003608722.tif 000002
【図２】
0003608722.tif 000003
【図３】
0003608722.tif 000004
【図４】
0003608722.tif 000005
【図５】
0003608722.tif 000006