(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時に効率が向上したエンジン駆動作業装置を提供する。【解決手段】過給機と、前記過給機によって供給される圧縮空気を冷却する空気冷却器と、エンジンの冷却水を冷却する放熱器と、前記放熱器へ流れる冷却水を分岐させる三方弁と、前記三方弁によって分岐した冷却水と二次冷却水との間で熱交換を行う熱交換器と、前記エンジンによって駆動される作業機と、前記エンジン、及び前記作業機を制御する制御装置により構成されたエンジン駆動作業装置において、放熱器用ファンと、空気冷却器用ファンと、エンジン冷却ファンと、それぞれの冷却空気を区分する隔壁を備え、前記冷却水の全量が前記熱交換器に流れている時には前記放熱器用ファンを停止するので、エンジン駆動作業装置の効率が向上する。【選択図】図１
2006322428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンの排気ガスによって駆動され圧縮空気を供給する過給機と、前記過給機によって供給される圧縮空気を冷却し前記エンジンに供給する空気冷却器と、前記エンジンの冷却水を冷却する放熱器と、前記放熱器へ流れる冷却水を分岐させる三方弁と、前記三方弁によって分岐した冷却水と二次冷却水との間で熱交換を行う熱交換器と、前記空気冷却器と前記放熱器へ冷却空気を供給する冷却ファンと、前記エンジンによって駆動される作業機と、前記エンジン、および前記作業機を制御する制御装置を備えたエンジン駆動作業装置において、前記放熱器に冷却空気を送風する放熱器用ファンと、前記空気冷却器に冷却空気を送風する空気冷却器用ファンと、前記エンジンに冷却空気を供給するエンジン冷却ファンと、それぞれの冷却空気を区分する隔壁を備え、前記冷却水の全量が前記熱交換器に流れている時には前記放熱器用ファンを停止することを特徴とするエンジン駆動作業装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン駆動作業装置において、外気温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーによって検出された外気温度に応じてあらかじめ定めたファン回転速度で駆動するファン制御回路を備え、前記空気冷却器用ファンと前記エンジン用ファンを前記ファン制御回路によってそれぞれ運転することを特徴とするエンジン駆動作業装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のエンジン駆動作業装置において、前記空気冷却器と前記エンジンの冷却空気を区分している隔壁に開口部を設けたことを特徴とするエンジン駆動作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン駆動作業装置に係り、特にエンジンに過給機を備え、エンジン冷却水が保有する熱エネルギーを温水として回収するエンジン駆動作業装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動ファンを用いて冷却を行うエンジン駆動作業装置は、例えば特許文献１に開示されている。
以下、従来のエンジン駆動作業装置の構成を図５ないし図７を参照して説明する。
【０００３】
図５は従来のエンジン駆動作業装置を上から見た平面図、図６は図５の内部構造を上から見た平面図、図７は図５の内部構造を側面から見た側面図である。
【０００４】
図に示すように、従来のエンジン駆動作業装置は、エンジン１と、エンジン１によって駆動される作業機２と、エンジン１及び作業機２を制御する制御盤３と、エンジン駆動作業装置を構成する機器を収納し風雨から保護する筐体４を装備している。過給機５は、排気集合管６によってエンジン１の排気口に接続されていて、排気集合管６によって集められたエンジン１の排気ガスによって駆動され、吸気フィルタ７及び管８を介して燃焼用の空気を吸引し圧縮して高密度にする機能を有している。過給機５を出た排気ガスは管９によって消音器１０に導かれ音の大きさを減衰させ、排気管１１によって大気へ放出される。
【０００５】
過給機５によって断熱圧縮された燃焼用空気は150〜250℃の高温状態であり、管１２を経て空気冷却器１３で冷却される。この冷却された空気は空気取入口１４から吸い込まれ電動冷却ファン１５によって送風される冷却空気１６と熱交換し、40〜100℃に冷却されてから管１７及び吸気集合管１８を経てエンジン１に供給される。空気冷却器１３により燃焼用空気を冷却することで燃焼用空気の密度が増加するので、空気冷却器１３を装備しない場合よりも、エンジン１の効率は２〜５％向上し、定格出力も15〜25％向上する。
【０００６】
一方、エンジン１から送り出される80〜100℃になった冷却水は、管１９によって放熱器２０に導かれ、空気取入口２１から吸い込まれ電動冷却ファン１５によって送風される冷却空気２２と熱交換し70〜90℃に冷やされ、管２３によって再びエンジン１に供給される。作業機２はエンジン駆動作業装置が設置される場所、及び用途によって空気圧縮機、発電機、溶接機等が選択される。エンジン１には作業機２が接続されており、所望の作業ができるようになっている。また、エンジン１の作業機とは反対側の軸端にはねじり振動ダンパー２４が取り付けられている。ねじり振動ダンパー２４は錘とオイル、またはゴム等から構成された振動を吸収するための装置で、エンジン１のクランク軸のねじり振動をオイル、またはゴムによって吸収し、クランク軸を破損から守っている。制御盤３はエンジン１及び作業機２をエンジン駆動作業装置の作業状態に応じて適切な状態に保つ制御を行っている。筐体４はエンジン駆動作業装置を構成する機器を収納し、風雨から保護すると同時に、筐体４内に取り込まれた空気が適切な順路を通って排出されるように通風路の役割も兼ね備えている。図中の矢印は空気の流れを示している。
【０００７】
図７の側面図では、空気冷却器１３及び放熱器２０を設置した空間と、エンジン１、作業機２、及び制御盤３を設置した空間を隔壁２５で分離し、それぞれ電動冷却ファン１５及び換気扇２６で冷却を行っている。エンジン１を冷却する冷却空気２７は筐体４の冷却空気取入口２８から吸い込まれ、換気扇２６で送風されている。図では電動冷却ファン１５及び換気扇２６はそれぞれ１台設置されているが、必要に応じて複数台設置しても構わない。
【０００８】
上記の如く構成されたエンジン駆動作業装置のように、エンジンの冷却水から熱エネルギーとして温水を回収するシステムは、コージェネレーションと呼ばれ、電気エネルギーと熱エネルギーを同時に生産することのできる省エネルギー技術として広く普及している。
【０００９】
図８は、従来のエンジン駆動作業装置において、エンジン１の冷却水から熱エネルギーを温水として回収するシステムを付加した構成図である。
【００１０】
図８に示すように、熱交換器２９に管１９から分岐したバイパス管３０が接続され、エンジン１の冷却水が供給されている。一方、熱交換器２９には管３１によってエンジン作業機の外部から二次冷却水が供給されている。熱交換器２９によって冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われることで、エンジン１の冷却水の温度は低下し、二次冷却水の温度は上昇する。温度が上昇した二次冷却水は管３２を通して二次冷却水を熱源として稼動するヒーターなどの過熱装置や温水吸収式冷凍機などの熱利用機器に供給される。熱利用機器で温度が下がった二次冷却水は再び管３１によって熱交換器２９へ戻る。
【００１１】
一方、熱交換器２９で温度の下がったエンジン１の冷却水は三方弁３３を介して管２３に接続されているバイパス管３４によって戻され、再びエンジン１を冷却する。三方弁３３は二次冷却水側の熱利用機器の負荷が少ない場合など二次冷却水の戻り温度が高くなったときに、エンジン１の冷却水の温度が許容値を超えることを防ぐため、冷却水を放熱器２０側にバイパスさせることで放熱するように構成されている。三方弁３３は冷却水の温度を一定に保つようにバイパス流量を調整している。
【特許文献１】特願２００４−１４２４８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記したように、エンジン駆動作業装置をコージェネレーションとして運転する場合には、熱利用側である二次冷却水によってエンジン１の冷却水が冷却されるので、放熱器２０の能力はコージェネレーション運転をしない場合に比べて少なくて済む。例えば、熱利用機器の負荷量がエンジンの冷却水が放出できる熱エネルギーと等しい場合には放熱器２０は必要なく、それを冷やす冷却空気２２も必要がなくなる。したがって、コージェネレーション運転をする場合には電動冷却ファン１５を停止、またはその回転速度を落とすことができるので、消費電力も減少し、エンジン駆動作業装置の効率向上につながる。
【００１３】
しかし、従来の過給機５付のエンジン駆動作業装置では、電動冷却ファン１５を停止すると空気冷却器１３を冷却する冷却空気１６も同時に停止してしまうので、エンジンの出力低下や効率の低下、排気ガスが黒煙となる等の問題があった。
【００１４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時にもエネルギー効率が向上するエンジン駆動作業装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、エンジンと、前記エンジンの排気ガスによって駆動され圧縮空気を供給する過給機と、前記過給機によって供給される圧縮空気を冷却し前記エンジンに供給する空気冷却器と、前記エンジンの冷却水を冷却する放熱器と、前記放熱器へ流れる冷却水を分岐させる三方弁と、前記三方弁によって分岐した冷却水と二次冷却水との間で熱交換を行う熱交換器と、前記空気冷却器と前記放熱器へ冷却空気を供給する冷却ファンと、前記エンジンによって駆動される作業機と、前記エンジン、及び前記作業機を制御する制御装置により構成されたエンジン駆動作業装置において、前記放熱器に冷却空気を送風する放熱器用ファンと、前記空気冷却器に冷却空気を送風する空気冷却器用ファンと、前記エンジンに冷却空気を供給するエンジン冷却ファンと、それぞれの冷却空気を区分する隔壁を備え、前記冷却水の全量が前記熱交換器に流れている時には前記放熱器用ファンを停止することを特徴とする。
【００１６】
このように構成すると、エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時に、冷却ファンの消費電力を低減できるので、エンジン駆動作業装置のエネルギー効率が向上する。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のエンジン駆動作業装置において、外気温度を測定する温度センサーと、前記温度センサーによって検出された外気温度に応じてあらかじめ定めたファン回転速度でファンを駆動するファン制御回路を備え、前記空気冷却器用ファンと前記エンジン用ファンを前記ファン制御回路によってそれぞれ運転することを特徴とする。
【００１８】
このように構成すると、エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時に、冷却ファンの消費電力を低減できるので、エンジン駆動作業装置のエネルギー効率が向上する。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のエンジン駆動作業装置において、前記空気冷却器と前記エンジンの冷却空気を区分している隔壁に開口部を設けたことを特徴とする。
【００２０】
このように構成すると、エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時に、冷却ファンの消費電力を低減できるので、エンジン駆動作業装置のエネルギー効率が向上する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時にエネルギー効率が向上したエンジン駆動作業装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例のエンジン駆動作業装置を上から見た平面図、図２は図１の内部構造を上から見た平面図であり、図５ないし図８の従来のエンジン駆動作業装置と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図１及び図２に示すように、本発明の第１実施例のエンジン駆動作業装置が従来のエンジン駆動作業装置と相違する構成は、冷却空気１６と冷却空気２２とを区分する隔壁３５を設け、電動冷却ファン１５の代りに区分されたそれぞれの室に冷却空気を送風する空気冷却器用ファン３６と放熱器用ファン３７を設置している点であり、その他の構成は同一である。なお、図１では空気冷却器用ファン３６と放熱器用ファン３７が各２台ずつ設置した例を示している。
【００２４】
このように構成された本実施例のエンジン駆動作業装置によって温水を熱回収するコージェネレーションで運転する時、三方弁３３がエンジン１の冷却水を全量バイパスしている場合には放熱器用ファン３７を停止することができるので、その消費電力分を削減することができる。
【００２５】
以上説明したように本実施例によれば、エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時に、冷却ファンの消費電力を低減することができるので、エンジン駆動作業装置のエネルギー効率を向上することができる。
【００２６】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図１及び図２を参照して説明する。
本実施例が上記第１実施例と相違する構成は、筐体４の外側の外気温度を測定する温度センサー（図示せず）と、この温度センサーの検出温度に応じてあらかじめ設定されたファン回転速度で冷却ファンを駆動するファン制御回路（図示せず）を追加した点であり、その他の構成は第１実施例と同一である。
【００２７】
本実施例ではファン制御回路によって換気扇２６と空気冷却器用ファン３６を駆動するように構成している。そして、このファン制御回路には外気温度に応じたファン速度が設定されている。ファンの風量は回転速度にほぼ比例するのでファン速度の設定は外気温度と風量の関係と同等と考えることができる。また、ファン速度は外気温度とそのときの必要風量によって求められている。例えば、ある外気温度のときに空気冷却器１３に必要な冷却空気１６の風量は、管１７を流れる燃焼用空気が許容温度範囲の上限になるときの風量として求めることができる。また、エンジン１を冷却する冷却空気２７の風量はねじり振動ダンパー２４の温度が許容温度範囲の上限になるときの風量として求めることができる。このようにして求めた必要風量が冷却ファンの回転速度としてファン制御回路に設定されている。
【００２８】
さらに、ファン制御回路にはインバータ（図示せず）が内蔵されており、冷却ファンを外気温度に応じたファン速度で駆動するように構成されている。空気冷却器用ファン３６及び換気扇２６はファン制御回路によって駆動・制御されているので、外気に応じた必要最小限の回転速度で回転することになる。ファンの損失は回転速度の３乗に比例するため、消費電力を大幅に削減することができる。
【００２９】
このように構成されたエンジン駆動作業装置によって温水を熱回収するコージェネレーションで運転する場合には、三方弁３３がエンジン１の冷却水を全量バイパスしている場合に、放熱器用ファン３７を停止し、空気冷却器用ファン３６及び換気扇２６を必要最低限の回転速度で運転できるので、さらに消費電力を削減することができる。
【００３０】
以上説明したように本実施例によれば、エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時に、冷却ファンの消費電力を低減することができるので、エンジン駆動作業装置のエネルギー効率を向上することができる。
【００３１】
（第３実施例）
図３は本発明の第３実施例を上から見た平面図、図４は図３の内部構造を上から見た平面図である。
図３及び図４に示すように、本発明の第３実施例が図１及び図２の第１実施例と相違する構成は、隔壁２５に開口部３８を設け、換気扇２６を廃した点であり、その他の構成は第１実施例と同一である。
【００３２】
このようにエンジン駆動作業装置を構成すると、空気冷却器用ファン３６が回転することでエンジン１のねじり振動ダンパー２４にも冷却空気を送風することができるので、ファン制御回路、及び換気扇２６を削除することができる。したがって、その消費電力を削減することができる。
【００３３】
以上説明したように本実施例によれば、エンジンの冷却水から熱エネルギーを回収するコージェネレーション運転時に、冷却ファンの消費電力を低減することでエネルギー効率が向上したエンジン駆動作業装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施例のエンジン駆動作業装置の平面図。
【図２】図１のエンジン駆動作業装置の内部構造を上から見た平面図。
【図３】本発明の第３実施例のエンジン駆動作業装置の平面図。
【図４】図３のエンジン駆動作業装置の内部構造を上から見た平面図。
【図５】従来のエンジン駆動作業装置の平面図。
【図６】図５のエンジン駆動作業装置の内部構造を上から見た平面図。
【図７】従来のエンジン駆動作業装置の内部構造を横から見た側面図。
【図８】図７のエンジン駆動作業装置に冷却水から熱エネルギーを回収システムを付加した内部構造を上から見た平面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…エンジン、２…作業機、３…制御盤、４…筐体、５…過給機、６…排気集合管、７…給気フィルタ、８…管（吸気フィルタ〜過給機）、９…管（過給機〜消音器）、１０…消音器、１１…排気管、１２…管（過給機〜空気冷却器）、１３…空気冷却器、１４…冷却空気取入口（空気冷却器用）、１５…電動冷却ファン、１６…冷却空気（空気冷却器側）、１７…管（空気冷却器〜吸気集合管）、１８…吸気集合管、１９…管（エンジン〜放熱器）、２０…放熱器、２１…冷却空気取入口（放熱器用）、２２…冷却空気（放熱器側）、２３…管（放熱器〜エンジン）、２４…ねじり振動ダンパー、２５…隔壁（エンジン室）、２６…換気扇、２７…冷却空気（エンジン側）、２８…冷却空気取入口（エンジン側）、２９…熱交換器、３０…バイパス管（エンジン〜熱交換器）、３１…管（二次冷却水行）、３２…管（二次冷却水戻）、３３…三方弁、３４…バイパス管（熱交換器〜エンジン）、３５…隔壁（放熱器と空気冷却器）、３６…空気冷却器用ファン、３７…放熱器用ファン、３８…開口部。
【図１】
2006322428.tif 000003
【図２】
2006322428.tif 000004
【図３】
2006322428.tif 000005
【図４】
2006322428.tif 000006
【図５】
2006322428.tif 000007
【図６】
2006322428.tif 000008
【図７】
2006322428.tif 000009
【図８】
2006322428.tif 000010