(57)【要約】【課題】装置コストを上昇させることなく、昇圧用リアクトルおよび平滑用リアクトルの冷却を効率よく行う。【解決手段】内燃機関１０が発電機１１を駆動し、制御装置１８は、発電機１１の発電電力を商用電力に整合させた電力に変換して商用電力ラインを介して出力する。このとき、電力変換用リアクトル部が送風機１６による送風経路内に配置されているので、送風機１６が内燃機関１０に送風して冷却するに際して、電力変換用リアクトル部を冷却する。【選択図】　　　図３
2004056965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、
前記発電機を駆動する動力源と、
電力変換用リアクトル部を有し、前記発電機の発電電力を商用電力に整合させた電力に変換して商用電力ラインを介して出力する電力変換部と、
前記動力源に送風して冷却する送風機部と、を備え、
前記電力変換用リアクトル部を前記送風機部による送風経路内に配置して冷却することを特徴とする系統連系発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の系統連系発電装置において、
前記電力変換部を前記送風機部による送風経路内に配置することを特徴とする系統連系発電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の系統連系発電装置において、前記電力変換用リアクトル部は、発電電力を商用電力に整合させる際に昇圧を行うための昇圧用リアクトルを備えていることを特徴とする系統連系発電装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の系統連系発電装置において、前記電力変換用リアクトル部は、発電電力を商用電力に整合させる際に電流平滑を行うための平滑用リアクトルを備えていることを特徴とする系統連系発電装置。
【請求項５】
発電機と、
前記発電機を駆動する動力源と、
電力変換用リアクトル部を有し、前記発電機の発電電力を商用電力に整合させた電力に変換して商用電力ラインを介して出力する電力変換部と、
前記動力源により発生した熱を外部に供給する熱供給部と、
前記動力源に送風して冷却する送風機部と、を備え、
前記電力変換用リアクトル部を前記送風機部による送風経路内に配置して冷却することを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項６】
請求項５記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記電力変換部を前記送風機部による送風経路内に配置することを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記電力変換用リアクトル部は、発電電力を商用電力に整合させる際に昇圧を行うための昇圧用リアクトルを備えていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項８】
請求項５または請求項６記載のコージェネレーションシステムにおいて、
前記電力変換用リアクトル部は、発電電力を商用電力に整合させる際に電流平滑を行うための平滑用リアクトルを備えていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスエンジン等をエネルギー源として発電した電力を商用電力として出力するための変換を行う系統連系発電装置および系統連系発電装置を備えたコージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスエンジンにより発電機を駆動し、発生した熱および電力の双方の利用を行うコージェネレーションシステムが普及しつつある。このコージェネレーションシステムにおいては、ガスエンジンによる発電電力を自家使用するのみでなく、余剰電力を商用電力として供給することにより、効率的な電力利用を図る系統連系発電装置として機能するものも知られている。
【０００３】
このような系統連系発電装置では、発電した電力をインバータ装置を介して商用電力に対応する周波数、位相および電圧に変換し、商用電力として供給することとなる。
【０００４】
この場合において、インバータ装置には、ガスエンジン発電装置側からの入力電圧を商用電力の電圧まで昇圧するための昇圧用リアクトルが設けられていた。
【０００５】
また、インバータ装置の出力段には、スイッチング電流を平滑化するための平滑用リアクトルが設けられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記昇圧用リアクトルおよび平滑用リアクトルの双方においては、電流が流れることに起因して銅損あるいは鉄損による発熱が生じるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、装置コストを上昇させることなく、昇圧用リアクトルおよび平滑用リアクトルの冷却を効率よく行うことが可能な系統連系発電装置および系統連系発電装置を備えたコージェネレーションシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、系統連系発電装置は、発電機と、前記発電機を駆動する動力源と、電力変換用リアクトル部を有し、前記発電機の発電電力を商用電力に整合させた電力に変換して商用電力ラインを介して出力する電力変換部と、前記動力源に送風して冷却する送風機部と、を備え、前記電力変換用リアクトル部を前記送風機部による送風経路内に配置して冷却することを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、動力源が発電機を駆動し、電力変換部は、発電機の発電電力を商用電力に整合させた電力に変換して商用電力ラインを介して出力する。このとき、電力変換用リアクトル部を送風機部による送風経路内に配置されているので、送風機部が動力源に送風して冷却するに際して、電力変換用リアクトル部を冷却する。
【００１０】
この場合において、前記電力変換部を前記送風機部による送風経路内に配置するようにしてもよい。
【００１１】
また、前記電力変換用リアクトル部は、発電電力を商用電力に整合させる際に昇圧を行うための昇圧用リアクトルを備えているようにしてもよい。
【００１２】
さらに、前記電力変換用リアクトル部は、発電電力を商用電力に整合させる際に電流平滑を行うための平滑用リアクトルを備えているようにしてもよい。
【００１３】
また、コージェネレーションシステムは、発電機と、前記発電機を駆動する動力源と、電力変換用リアクトル部を有し、前記発電機の発電電力を商用電力に整合させた電力に変換して商用電力ラインを介して出力する電力変換部と、前記動力源により発生した熱を外部に供給する熱供給部と、前記動力源に送風して冷却する送風機部と、を備え、前記電力変換用リアクトル部を前記送風機部による送風経路内に配置して冷却することを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、動力源が発電機を駆動し、電力変換部は、発電機の発電電力を商用電力に整合させた電力に変換して商用電力ラインを介して出力する。このとき、電力変換用リアクトル部を送風機部による送風経路内に配置されているので、送風機部が動力源に送風して冷却するに際して、電力変換用リアクトル部を冷却する。
【００１５】
一方、熱供給部は、動力源により発生した熱を外部に供給する。
【００１６】
この場合において、前記電力変換部を前記送風機部による送風経路内に配置するようにしてもよい。
【００１７】
また、前記電力変換用リアクトル部は、発電電力を商用電力に整合させる際に昇圧を行うための昇圧用リアクトルを備えているようにしてもよい。
【００１８】
さらに、前記電力変換用リアクトル部は、発電電力を商用電力に整合させる際に電流平滑を行うための平滑用リアクトルを備えているようにしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、実施形態の電力供給を主体としたコージェネレーションシステムの一部破断斜視図である。
【００２１】
コージェネレーションシステム１００は、大別すると、機械室１と、蓄熱室２と、放熱室３とを備えている。
【００２２】
機械室１内には、ベース部材６０上に底板６１が取り付けられ、この底板６１には、通気口６２が設けられている。そして、この底板６１に、ガスエンジンなどの内燃機関１０（駆動源）およびこの内燃機関１０の駆動力で駆動される発電機１１とが配設されている。
【００２３】
また、機械室１内には、冷却水ポンプ１２と、排ガス装置１３と、図示しない燃料供給装置とが納められ、機械室１は外装パネル７０および外装パネル７１により覆われている。
【００２４】
また、蓄熱室２は、図１に示すように、ベース部材６０上にアングルで固定された給湯槽１７が納められ、蓄熱室２は、外装パネル７５と、外装パネル７６と、天面パネル７４とにより覆われている。
【００２５】
さらに、放熱室３は、機械室１の上部に鋼材６３ａ〜６３ｃおよび鋼材６４に支持されている。この放熱室３の底面には、ドレンパン６５が設けられており、蓄熱室２側の側壁には、仕切板７７が取り付けられている。また、放熱室３内には、放熱器１４と、制御ボックス１５と、送風機１６とが納められている。
【００２６】
さらにまた、放熱室３は、外装パネル７２と、スリット３１が設けられた外装パネル７３と、排気トップ８０および吹出しグリル７８が取り付けられた吹出し口７９を有した天面パネル７４とにより覆われている。
【００２７】
ここで、放熱器１４は、内燃機関１０の冷却水を流通させて放熱させる。
【００２８】
また、制御ボックス１５は、コージェネレーションシステム１００の制御を行なうコントローラ、発電した電力の供給を行なうインバータ装置を有する制御装置１８およびボックス内温度センサ１９を内蔵している。
【００２９】
さらに、送風機１６（送風機部）は、各部を冷却するための送風を行う。
【００３０】
この放熱器１４は、放熱室３の１つ面へ側して配設され、制御ボックス１５は、そのケース上の前面にスリット２９と、裏面にスリット３０とが設けられて、放熱器１４と対向した面へ配設され、送風機１６は、この放熱室３の天面の天面パネル７４に設けられた吹出し口７９の直下に位置して配設されている。
【００３１】
ここで、図２を参照して、制御装置１８の構成について説明する。
【００３２】
制御装置１８は、マイクロコンピュータを備えたコントローラ１１０が設けられている。このコントローラ１１０には、内蔵した図示しないＩＧＢＴ駆動回路を介してインバータ装置１１１が接続されている。
【００３３】
インバータ装置１１１は、電解コンデンサ１１６を有し、発電機１１によって発電された電力（３相交流電力）は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）ブリッジ回路１１４を介して、交流／直流変換がなされ、直流電力として出力される。そして、出力された直流電力は、昇圧回路１１５を介して昇圧された後、電解コンデンサ１１６に蓄えられるようになっている。
【００３４】
昇圧回路１１５は、昇圧用コンデンサ１１５Ａ、昇圧用リアクトル１１５Ｂ、スイッチングトランジスタ１１５Ｃおよび逆流防止ダイオード１１５Ｄを備えている。
【００３５】
また、インバータ装置１１１は、インバータ回路１１７を備えており、このインバータ回路１１７は、コントローラ１１０内のＩＧＢＴ駆動回路から供給されるスイッチング信号に応じて、発電機１１側から供給される直流電力を、商用電源と同じ周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電力に変換する。本実施形態におけるインバータ回路１１７の出力は、例えばノコギリ状波となっている。
【００３６】
インバータ回路１１７で交流に変換された電力は、コンデンサ１１８及び平滑用リアクトル１１９、１２０、スイッチ１２１、１２２（解列コンダクタ）を介して分電盤１２３のＲ端子およびＴ端子へ供給され、分電盤１２３から商用電力として出力されることとなる（売電状態）。
【００３７】
このとき、インバータ回路１１７から出力された交流電力は、コンデンサ１１８及び平滑用リアクトル１１９、１２０を通過することにより、ノコギリ状波から正弦波の交流電力として出力される。
【００３８】
また、コントローラ１１０は、電解コンデンサ１１５Ａの端子間電圧Ｖ１１５Ａ、電解コンデンサ１１６の端子間電圧Ｖ１１６、商用電力のＲ相電圧、Ｏ相電圧、Ｔ相電圧を監視して、インバータ回路１１７から出力される交流電力の電圧、位相および周波数が商用電力の電圧、位相、周波数に整合するように制御している。
【００３９】
次に、コージェネレーションシステム１００内における冷却用空気の流れについて説明する。
【００４０】
放熱室３の底面となるドレンパン６５は、図３に示すように、両側端部を上方に曲げられた板金６６、６７を、鋼材６４上へ間隔を設けて並べ、機械室１の天面に開口部が設けられる様に構成されている。そして、機械室１の天面の開口部には、この開口部より幅広で、両側端部を下方に曲げられた板金６８が開口部との間に通風可能な間隔を持って、この開口部を覆う様に取り付けられている。これにより、ドレンパン６５の下方に設けられた機械室１内の空気が放熱室３へ流れこむようにされている。
【００４１】
そして、送風機１６が制御装置１８からの指示により運転を開始すると、図３に示すように、送風機１６が放熱室３内の空気を大気中へ放出させるべく送風を行なう。
【００４２】
このため、放熱器１４では、大気側から放熱室３内へ空気が流れ、放熱器１４を冷却する。
【００４３】
また、制御ボックス１５では、外装パネル７３上に設けられたスリット３１より大気側から空気が流入する。さらに、制御ボックス１５の前面に設けられたスリット２９および裏面に設けられたスリット３０を介して、空気が流れ込み、制御ボックス１５内、特に制御装置１８の平滑用リアクトル１１９、１２０および昇圧用リアクトル１１５Ｂにより構成される電力変換用リアクトル部を冷却する。
【００４４】
より詳細には、放熱室３内の側面の放熱器１４と対向する位置へ制御ボックス１５を設ける。そして、特に制御装置１８の平滑用リアクトル１１９、１２０および昇圧用リアクトル１１５Ｂにより構成される電力変換用リアクトル部を送風機１６の送風経路内に配置して冷却できるように、制御ボックス１５の前面と、裏面とに、空気の流通するスリットを設けている。
【００４５】
これにより、平滑用リアクトル１１９、１２０および昇圧用リアクトル１１５Ｂにより構成される電力変換用リアクトル部ばかりでなく、制御ボックス１５内に納めた第１インバータ１１４、第２インバータ１１７、コントローラ１１０を含む制御装置１８を送風機１６により適宜冷却することが可能となるのである。
【００４６】
そして、制御ボックス１５を通過した、空気は放熱室３内へ流れ、大気中へと放出される。
【００４７】
さらに、放熱室３の下方に位置する機械室１では、ドレンパン６５上に設けられた板金６６と板金６８との間の隙間および板金６７と板金６８との間の隙間を介して機械室１内の空気が放熱室３側に引き込まれ、機械室１の底板６１に設けられた通気口６２より空気が流れこんで、内燃機関１０、発電機１１などを冷却しながら放熱室３内へと至り、同様に大気中へと放出される。
【００４８】
さらに、機械室１を放熱室３に隣接して設け、放熱室３と、機械室１とを連通して設けることにより、送風機１６により機械室１の冷却までもが可能となるのである。
【００４９】
以上においては、コージェネレーションシステム１１０の機能の内、系統連系発電装置としての機能について述べたが、内燃機関１０を冷却する冷却水経路上に熱回収部が設けられており、給湯槽１７への熱回収がなされて給湯が行われており、本来のコージェネレーションシステム１１０の機能も提供されている。
【００５０】
以上の説明のように、本実施形態によれば、平滑用リアクトル１１９、１２０および昇圧用リアクトル１１５Ｂにより構成される電力変換用リアクトル部を送風機１６による送風経路内に配置するので、効果的に冷却することができ、電力変換用リアクトル部の劣化を抑制しつつ、効率の良い電力変換が行える。
【００５１】
以上の説明においては、放熱室３に設ける送風機１６を、放熱室３の天面に設けた場合を例としたが、送風機１６は、放熱室内に配設された放熱器１４、制御ボックス１５（特に平滑用リアクトル１１９、１２０および昇圧用リアクトル１１５Ｂにより構成される電力変換用リアクトル部）および機械室１内との冷却が行なえるものであれば良い。従って、外装パネル７２を設けた放熱室３の側面へ配設し、放熱器１４、平滑用リアクトル１１９、１２０および昇圧用リアクトル１１５Ｂにより構成される電力変換用リアクトル部を含む制御ボックス１５を冷却するように構成することも可能である。
【００５２】
以上の説明においては、動力源として内燃機関の場合について述べたが、これに限られるものではなく、例えば、外燃機関であっても適用が可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、電力変換用リアクトル部を送風機部による送風経路内に配置するので、効果的に電力変換用リアクトル部を冷却することができ、電力変換用リアクトル部の劣化を抑制しつつ、効率の良い電力変換が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のコージェネレーションシステムの一部破断図である。
【図２】制御装置の概要構成図である。
【図３】実施形態のコージェネレーションシステムのドレンパン部について示した構成断面図である。
【図４】実施形態のコージェネレーションシステム内を冷却する空気の流れを示した図である。
【符号の説明】
１　機械室
２　蓄熱室
３　放熱室
１０　内燃機関（動力源）
１１　発電機
１４　放熱器
１５　制御ボックス
１６　送風機
１７　給湯槽（熱供給部）
１８　制御装置（電力変換部）
１９　ボックス内温度センサ
６１　底板
６２　通気口
６５　ドレンパン
１００　コージェネレーションシステム
１１０　コントローラ
１１１　インバータ装置１１１
１１２　電解コンデンサ
１１４　三相ブリッジ回路
１１５　昇圧回路
１１５Ａ　昇圧用コンデンサ
１１５Ｂ　昇圧用リアクトル（電力変換用リアクトル部）
１１５Ｃ　スイッチングトランジスタ
１１５Ｄ　逆流防止ダイオード
１１６　電解コンデンサ
１１７　インバータ回路
１１８　コンデンサ
１１９、１２０　平滑用リアクトル（電力変換用リアクトル部）
１２３　分電盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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