(57)【要約】【課題】エンジン側で回転を上げる制御を要しないで始動できるエンジン発電装置を提供することにある。【解決手段】エンジン２と、このエンジン２の出力軸２ａに接続された発電機３と、スタータ５とを具備する。スタータ５は、エンジン２の始動時に発電機３に電力を供給して、この発電機３をこれに接続されたエンジン２を駆動する電動機として機能させる。これとともに、スタータ５は、発電機３を介してエンジン２の回転が定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部４を有している。これにより、エンジン始動時に、燃料と空気の割合を微妙に調整しながら実行されるエンジン制御を要することなく、エンジン２の回転を、発電機３によってこの発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上げることができるようにしたことを特徴としている。【選択図】    図１
2005076457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
このエンジンの出力軸に接続された発電機と、
前記エンジンの始動時に前記発電機に電力を供給してこの発電機をこれに接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、前記発電機を介して前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部を有したスタータと、
を具備するエンジン発電装置。
【請求項２】
エンジンと、
このエンジンの出力軸に接続された発電機と、
前記エンジンの始動時に前記発電機に電力を供給してこの発電機をこれに接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、前記電動機を介して前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部を有したスタータと、
このスタータに接続され前記発電機に始動時に供給する電力を貯える電力貯蔵手段と、
を具備するエンジン発電装置。
【請求項３】
複数台のエンジンと、
これら各エンジンの出力軸に個別に接続された複数台の発電機と、
これら各発電機に共用され、前記エンジンの始動時に前記発電機に電力を供給してこの発電機をこれに接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、前記電動機を介して前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部を有した単一のスタータと、
を具備するエンジン発電装置。
【請求項４】
複数台のエンジンと、
これら各エンジンの出力軸に個別に接続された複数台の発電機と、
これら発電機の内で発電機総数より少ない数の一部の発電機に対し、この一部の発電機が接続された前記エンジンの始動時に電力を供給して前記一部の発電機をこれに接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、この一部の発電機を介して前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部、及び前記一部の発電機以外の他の発電機に前記一部の発電機が発電した電力を供給させて、この他の発電機に接続された前記エンジンを始動させる電力供給手段を有した単一のスタータと、
を具備するエンジン発電装置。
【請求項５】
複数台のエンジンと、
これら各エンジンの出力軸に個別に接続された複数台の発電機と、
バッテリー及びスタータモータを有して形成され、若しくは空気槽及び始動空気弁を有して形成され、前記各発電機の内で発電機総数より少ない数の一部の発電機が接続された前記エンジンを始動させる一次スタータと、
前記一部の発電機が発電した電力を前記一部の発電機以外の他の複数の発電機に供給させて、この複数の他の発電機をこれらに個別に接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、前記他の発電機に接続された前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部を有した二次スタータと、
を具備するエンジン発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスエンジンやディーゼルエンジン等のエンジンで発電機を駆動して電力を得るエンジン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン発電装置のエンジンの燃費は、低負荷では悪く高負荷では良いことが知られている。このため、能力が大きな１台のエンジンでこれに接続した発電機を回転させて発電する場合に比較して、能力が小さい複数台のエンジンに個別に発電機を接続し、必要とする発電量の増減に適合した台数のエンジンを夫々高負荷領域で運転する構成の複数台並置型のエンジン発電装置として実施することが好ましい。
【０００３】
エンジンを始動するには一般にスタータが用いられている。このスタータはエンジン１台ごとに設けられている。始動負荷が小さいエンジンの場合には、小形のバッテリーとこのバッテリーの電力で駆動されるスタータモータとを有した電動スタータが使用されている。これに対して、大きいエンジンは始動負荷が大きので、この場合には、電動スタータに代えて、圧縮空気を所定圧力で溜める空気槽とこの槽内の圧縮空気のエンジンへの流通を制御する始動空気弁とを有したエアースタータが使用されている。
【０００４】
このような電動スタータ又はエアースタータを、エンジンの台数分だけ備えるエンジン発電装置では、そのスタータの分だけ、部品点数が増えてコスト高になっている。
【０００５】
そこで、従来、ディーゼルエンジンの出力軸に連結された発電機を、エンジン始動用の電動機として用いることによって、前記スタータを省略したディーゼルエンジン発電装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００６】
この特許文献１のディーゼルエンジン発電装置では、この発電装置が発電した電力が供給される電力供給先系統の電力を、スイッチの切換えにより、エンジン始動時に電力変換をするインバータを介して発電機に供給して、この発電機を電動機として用いることによって、前記発電機に出力軸が連結されたディーゼルエンジンのピストンを駆動させている。この場合、インバータはピストンの位相制御のために利用されている。この制御によって、エンジンの始動において着火直前にピストンの動きを急速に加速させ、それに伴い燃焼室容積を急速に拡大させている。これにより、シリンダ内の燃料の拡散を促進して、始動時にシリンダから排出される有色煙と未燃ガスの発生を抑制している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−２０９７１号公報（段落００２０−００４０、図１−図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
エンジン発電装置の発電機では、それが発電を始める回転数（定格回転数）は、発電周波数で決まってくる。この定格回転数に対して、電動式又はエアー式のスタータを用いて始動されるエンジン始動時の回転数は一般に定格回転数の１／１０〜１／５程度である。このため、従来は、始動時にエンジンの燃焼を制御する駆動ロジックを実行することによって、定格回転数を得ている。
【０００９】
この駆動ロジックは、始動されたエンジンの回転数を発電機の定格回転数まで上げるためのエンジン制御であり、これは、燃料と空気の割合を微妙に調整しながら行なわれる。この調整には手間がかかるので、その改善が望まれている。
【００１０】
特に、燃料ガスと空気とを予め所定の割合で混ぜて燃焼させる希薄予混合燃焼をするガスエンジンの場合には、発電機の定格回転数まで始動されたエンジンの回転数を上げることが難しい。つまり、この種のガスエンジンは、燃焼に伴う窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制するために、定常燃焼ではできるだけ燃料ガスが少なくかつ空気が多い混合割合の燃料を用いた希薄燃焼をするようになっている。しかし、こうした燃焼に適する薄い目の燃料でエンジンを始動させると、燃焼による発生エネルギーが少ないので、エンジンの回転が上がりづらい。したがって、ガスエンジンの始動においては、始動開始時には濃い目の燃料に調整する必要があり、その燃料を燃焼させてエンジン回転数がある程度上昇した段階で、薄い目の燃料に変更する調整が必要となる。こうした調整を伴う始動時のエンジン制御には手間がかかるので、その改善が望まれている。
【００１１】
又、特許文献１には、エンジン始動時に発電機を電動機として用いる技術が記載されている。しかし、この技術は始動時の有色煙と未燃ガスの発生を抑制するためであって、始動時にエンジンの回転数を定格回転に上げることについては教示していない。
【００１２】
更に、特許文献１の技術では、エンジン始動時に、電力供給先系統の電力を発電機に供給して、この発電機を回転させている。したがって、発電を行うエンジン発電装置でありながら、その始動のために電力を購入する必要があるので、好ましくない。
【００１３】
しかも、特許文献１の技術のように発電機を始動用電動機として使用する構成では、インバータを備えることは必用不可欠であるが、インバータのコストは高いことが知られている。特許文献１には、インバータを介して電力が供給される発電機及びこれに連結されたエンジンを備えた１台のエンジン発電装置しか記載がない。したがって、既述のように複数台並置型のエンジン発電装置として実施する場合には、その数と同数のインバータが必要になると考えられる。この場合に、複数台並置型エンジン発電装置の構成が複雑化してコストが嵩むので、エンジン発電装置の普及を妨げる原因となり易いという事情がある。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、エンジン側での制御を要しないで始動できるエンジン発電装置を提供することにある。
【００１５】
又、本発明が解決しようとする他の課題は、エンジン側での制御を要しないとともに、電力の購入を要しないで始動できるエンジン発電装置を提供することにある。
【００１６】
更に、本発明が解決しようとする他の課題は、エンジン側での制御を要しないで始動できるとともに、構成が簡単で低コスト化を実現できる複数台並置型のエンジン発電装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、エンジンと、このエンジンの出力軸に接続された発電機と、前記エンジンの始動時に前記発電機に電力を供給してこの発電機をこれに接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、前記発電機を介して前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部を有したスタータと、を具備している。
【００１８】
この発明では、始動時に、スタータにより発電機を電動機として機能させてエンジンを回転させるだけではなく、このスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させてエンジンの回転を上げるので、エンジン側での制御を要することなく、始動させたエンジンの回転を上げることができる。
【００１９】
又、前記課題を解決するために、本発明は、エンジンと、このエンジンの出力軸に接続された発電機と、前記エンジンの始動時に前記発電機に電力を供給してこの発電機をこれに接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、前記電動機を介して前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部を有したスタータと、このスタータに接続され前記発電機に始動時に供給する電力を貯える電力貯蔵手段と、を具備している。
【００２０】
この発明でも、始動時に、スタータにより発電機を電動機として機能させてエンジンを回転させるだけではなく、このスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させてエンジンの回転を上げるので、エンジン側での制御を要することなく、始動させたエンジンの回転を上げることができる。加えて、この発明では、始動時に発電機を動作させるための電力を貯える電力貯蔵手段を備えているので、発電した電力が供給される電力供給先系統の電力を始動のために購入する必要がない。電力貯蔵手段にはリチウム電池などを好適に使用できる。
【００２１】
又、前記課題を解決するために、本発明は、複数台のエンジンと、これら各エンジンの出力軸に個別に接続された複数台の発電機と、これら各発電機に共用され、前記エンジンの始動時に前記発電機に電力を供給してこの発電機をこれに接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、前記電動機を介して前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部を有した単一のスタータと、を具備している。
【００２２】
この発明でも、始動時に、スタータにより発電機を電動機として機能させてエンジンを回転させるだけではなく、このスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させてエンジンの回転を上げるので、エンジン側での制御を要することなく、始動させたエンジンの回転を上げることができる。加えて、この発明では、複数台並置型のエンジン発電装置において、スタータが、単一であって、各発電機に共用されているので、装置全体としての部品点数が削減され、構造が単純化されて、コストも低減できる。各発電機に共用される単一のスタータは、各発電機を同時に駆動させることも、或いは、発電機ごとに順次駆動させることもできる。
【００２３】
又、前記課題を解決するために、本発明は、複数台のエンジンと、これら各エンジンの出力軸に個別に接続された複数台の発電機と、これら発電機の内で発電機総数より少ない数の一部の発電機に対し、この一部の発電機が接続された前記エンジンの始動時に電力を供給して前記一部の発電機をこれに接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、この一部の発電機を介して前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部、及び前記一部の発電機以外の他の発電機に前記一部の発電機が発電した電力を供給させて、この他の発電機に接続された前記エンジンを始動させる電力供給手段を有した単一のスタータと、を具備している。
【００２４】
この発明でも、始動時に、スタータにより発電機を電動機として機能させてエンジンを回転させるだけではなく、このスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させてエンジンの回転を上げるので、エンジン側での制御を要することなく、始動させたエンジンの回転を上げることができる。加えて、この発明では、複数台並置型のエンジン発電装置において、単一のスタータで先行して始動されたエンジンにより回転される一部の発電機が発電した電力を、供給電力制御部で電力制御した上で他の発電機に電力供給手段を介して供給して、この他の発電機に接続されたエンジンを始動させてエンジンの回転を上げるので、前記他の発電機に接続されたエンジンの始動には、前記単一のスタータを共用できる。これにより、装置全体としての部品点数が削減され、構造が単純化されて、コストも低減できる。先行して始動されたエンジンにより回転された発電機の発生電力で始動される始動対象のエンジンが複数台である場合には、こらのエンジンを順次始動させることが好ましいが、同時に始動させてもよい。
【００２５】
又、前記課題を解決するために、本発明は、複数台のエンジンと、これら各エンジンの出力軸に個別に接続された複数台の発電機と、バッテリー及びスタータモータを有して形成され、若しくは空気槽及び始動空気弁を有して形成され、前記各発電機の内で発電機総数より少ない数の一部の発電機が接続された前記エンジンを始動させる一次スタータと、前記一部の発電機が発電した電力を前記一部の発電機以外の他の複数の発電機に供給させて、この複数の他の発電機をこれらに個別に接続された前記エンジンを駆動する電動機として機能させるとともに、前記他の発電機に接続された前記エンジンの回転を定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させる供給電力制御部を有した二次スタータと、を具備している。
【００２６】
この発明では、複数台並置型のエンジン発電装置において、一次スタータで始動されたエンジンにより回転される一部の発電機が発電した電力を、他の発電機に二次スタータを介して供給して、この他の発電機に接続されたエンジンを始動させる。この他の発電機に接続されたエンジンを始動時には、二次スタータにより発電機を電動機として機能させてエンジンを回転させるだけではなく、この二次スタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させてエンジンの回転を上げるので、エンジン側での制御を要することなく、エンジンの回転を上げることができる。一次スタータで先行して始動されたエンジンにより回転された発電機の発生電力で始動される複数台の始動対象のエンジンは、順次始動させることが好ましいが、同時に始動させてもよい。そして、既述のように一次スタータは一部のエンジンのみを始動させればよいため、一次スタータが有しているバッテリー又は空気槽に容量が小さなものを使用できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００２８】
図１中符号１で示すエンジン発電装置は、ガスエンジン等のエンジン２と、発電機３と、供給電力制御部４を有したスタータ５とを具備している。なお、図１中符号６は電気供給先系統の母線を示している。
【００２９】
エンジン２の出力軸（クランク軸）２ａは発電機３の図示しない回転軸に軸継手を介して接続されている。エンジン２とこれに連結された発電機３とは発電ユニット１ａを構成している。
【００３０】
発電機３は、界磁システムを形成する固定子と、界磁内で回転する回転子とを有している。前記回転軸を有した回転子がエンジン２の回転出力で回転されることにより、回転子と固定子との間で作用する電磁気の力で、発電機３は発電することができる．この逆に、回転子に電流が流されることにより、回転子と固定子との間で作用する電磁気の力で回転子が回転されて、発電機３は電動機として機能することができる。
【００３１】
発電機３と母線６とは電線１１を介して接続されている。この電線１１の途中には第１スイッチ１２が設けられている。この第１スイッチ１２が閉じられた状態で発電機３で発電された電力が母線６に送られる。
【００３２】
スタータ５は、供給電力制御部４と、この入出力端に個別に接続された第１、第２の変圧器１３、１４と、第２スイッチ１５と、第３スイッチ１６とを有している。第２スイッチ１５は、第１スイッチ１２と母線６との間の電線部分と、第１変圧器１３との間を接続した電線１７の途中に設けられている。第３スイッチ１６は、第１スイッチ１２と発電機３との間の電線部分と、第２変圧器１４との間を接続した電線１８の途中に設けられている。
【００３３】
供給電力制御部４は、発電機３を電動機として機能させる時に、この発電機３の回転を制御する機能を有している。すなわち、供給電力制御部４は、エンジン２の始動時に、発電機３に電力を供給して、この発電機３をそれに接続されたエンジン２を駆動する電動機として機能させるとともに、この電動機機能によりエンジン２の回転を発電機３の発電に適した回転数、つまり定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上昇させるように発電機３に供給する電力を制御するものである。この供給電力制御部４として、交流電力を周波数変換して出力するインバータを例示できるが、これに代えて交流直流変換機を用いることも可能である。既述のように前記インバータの入出力端に個別に変圧器１３、１４を接続したので、このインバータには低電圧型のインバータを使用できる。したがって、低コストのインバータ（供給電力制御部４）を用いることができる。
【００３４】
図１に示すエンジン発電装置１を始動する場合には、第１スイッチ１２が開かれることに同期して、第２、第３のスイッチ１５、１６が共に閉じられて、発電機３と母線６とがスタータ５を介して電気的に接続される。このため、母線６から供給される電力が、第１変圧器１３により変圧されて供給電力制御部４を通った後、更に第２変圧器１４により変圧されて、発電機３に供給される。
【００３５】
これにより、発電機３が電動機として機能するので、この発電機３に連結されているエンジン２に回転が伝達されてエンジン２が始動される。この場合、エンジン２の始動とともに、発電機３への電力供給が停止されることはなく、引続き発電機３に電力供給がなされるだけではなく、その供給電力が、供給電力制御部４での電力制御動作によって次第に増加される。これにより、発電機３の回転子の回転が上がるに伴いエンジン２の回転数も上昇される。
【００３６】
エンジン２の回転数が発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで達すると、その時点で、第１スイッチ１２が閉じられることに同期して、第２、第３のスイッチ１５、１６が共に開かれて、発電機３と母線６とが電線１１を介して電気的に接続されるとともに、電線１１からスタータ５が切り離される。この時点以降は、始動されたエンジン２により発電機３の回転軸が定格回転数を維持して回転される定常運転となるため、発電機３が電力を発電し、この発電電力は電線１１を通って母線６に供給される。
【００３７】
以上のようにエンジン２の始動時に、スタータ５により発電機３を電動機として機能させてエンジン２を回転させるだけではなく、スタータ５の供給電力制御部４での電力制御によって電動機として機能している発電機３の回転を上昇させることができる。これにより、エンジン２側で、燃料と空気の割合を微妙に調整しながら実行される複雑なエンジン制御を内容とする駆動ロジックを要しないで、エンジン発電装置１を容易に始動できる。
【００３８】
このような始動ができることにより、始動時のエンジン制御が特に難しいガスエンジンを備えたエンジン発電装置１への実施における有用性が高い。又、ディーゼルエンジンを備えたエンジン発電装置１に実施した場合には、ディーゼルエンジンの回転を上げるために燃料を濃い目にして前記駆動ロジックで始動することを要しないので、始動時の有色煙の発生を防止できる。しかも、発電機３の定格回転数に達するまで回転を上昇させてもよいが、この場合に比較して、エンジン２の回転数を前記定格回転数の少なくとも１／２以上としたから、始動のための電力消費が少なくて済む。
【００３９】
そして、既述のようにエンジン発電装置１を始動できることによって、一般的に用いられている電動式スタータやエアースタータを省略できる。これにより、エアースタータを用いる場合の以下の不具合も当然に解消できる。エアースタータを用いる場合には、エンジン２が有したシリンダのシリンダヘッドに始動用空気を導入するための空気孔を加工する必要があるだけではなく、この空気孔周辺の熱負荷が問題になることがあり、しかも、始動に失敗すると圧縮空気が所定圧力で空気槽に貯えられるまでの蓄圧待ちの時間が必要となる。
【００４０】
図２は本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態は基本的には第１実施形態と同じであるので、同じ部分には第１実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００４１】
第２実施形態では、第１実施形態の電線１７及び第２スイッチ１５を省略する代わりに、第１変圧器１３に電力貯蔵手段１９が接続されている。電力貯蔵手段１９として、電動スタータに使用されているバッテリーよりは大きいリチウム電池を例示できる。以上説明した事項以外の構成は第１実施形態と同じである。
【００４２】
この第２実施形態のエンジン発電装置１を始動する場合には、第１スイッチ１２が開かれることに同期して、第３のスイッチ１６が閉じられるため、電力貯蔵手段１９から供給される電力が、第１変圧器１３により変圧されて供給電力制御部４を通った後、更に第２変圧器１４により変圧されて、発電機３に供給される。
【００４３】
これにより、発電機３が電動機として機能するので、この発電機３に直結されているエンジン２に回転が伝達されて、このエンジン２が始動される。この始動後も引続いて発電機３に対する電力供給は継続され、その供給電力は供給電力制御部４での制御動作によって次第に増加される。このため、発電機３の回転子の回転が上がるに伴いエンジン２の回転数も上昇される。
【００４４】
エンジン２の回転数が発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで達すると、その時点で、第１スイッチ１２が閉じられることに同期して、第３のスイッチ１６が開かれて、発電機３と母線６とが電線１１を介して電気的に接続されるとともに、電線１１からスタータ５が切り離される。この時点以降は、始動されたエンジン２により発電機３の回転軸が定格回転数を維持して回転される定常運転となるため、発電機３が電力を発電し、この発電電力は電線１１を通って母線６に供給される。
【００４５】
したがって、第２実施形態においても、発電ユニット１ａをそのエンジン２に対する複雑な制御を要しないで始動して、エンジン２及び発電機３の回転を上げることができる。しかも、この始動時に発電機３を動作させるための電力を貯える電力貯蔵手段１９を備えているので、発電した電力が供給される母線６の電力を始動のために購入する必要がない点で、エンジン発電装置１としては好ましい。
【００４６】
図３は本発明を複数台並置型のエンジン発電装置として実施した第３実施形態を示している。この第３実施形態は基本的には第１実施形態と同じであるので、同じ部分には第１実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００４７】
第３実施形態では、複数例えば３台の発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃを備え、各発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃはいずれも互いに連結されたエンジン２と発電機３とを有している。第１の発電ユニット１Ａの発電機３は、第１スイッチ１２Ａが介装された電線１１Ａを介して母線６に接続されている。第２の発電ユニット１Ｂの発電機３も、第１スイッチ１２Ｂが介装された電線１１Ｂを介して母線６に接続されている。第３の発電ユニット１Ｃの発電機３も、第１スイッチ１２Ｃが介装された電線１１Ｃを介して母線６に接続されている。
【００４８】
更に、第３実施形態では、第１の発電ユニット１Ａの系に対してのみスタータ５が設けられているとともに、この単一のスタータ５を他の発電ユニット１Ｂ、１Ｃに共用させるために、スタータ５の第３スイッチ１６には切換えスイッチが用いられている。第３スイッチ１６は、第３実施形態では電力供給手段として機能し、例えば共通端子１６ｄと、この共通端子１６ｄに対して選択的に接続される第１〜第３の切換え端子１６ａ〜１６ｃと、一つの空き端子１６ｅとを有している。
【００４９】
第１の切換え端子１６ａは第１の発電ユニット１Ａ用の電線１１Ａに電線１８を介して接続されている。第２の切換え端子１６ｂは第２の発電ユニット１Ｂ用の電線１１Ｂに電線１８Ｂを介して接続されている。第３の切換え端子１６ｃは第３の発電ユニット１Ｃ用の電線１１Ｃに電線１８Ｃを介して接続されている。共通端子１６ｄは第２変圧器１４を介して供給電力制御部４の出力端に接続されている。以上説明した事項以外の構成は第１実施形態と同じである。
【００５０】
この第３実施形態の複数台並置型エンジン発電装置１を始動する場合には、第１スイッチ１２Ａが開かれることに同期して、第２スイッチ１５が閉じられるとともに、第３スイッチ１６の共通端子１６ｄと第１の切換え端子１６ａが接続される。このため、母線６から供給される電力が、第１変圧器１３により変圧されて供給電力制御部４を通った後、更に第２変圧器１４により変圧されて、発電機３に供給される。
【００５１】
これにより、第１の発電ユニット１Ａの発電機３が電動機として機能するので、この発電機３に直結されているエンジン２に回転が伝達されて、このエンジン２が始動される。この始動に引続いて発電機３に対する電力供給が継続されるとともに、その供給電力が、供給電力制御部４での制御動作によって次第に増加される。このため、発電機３の回転子の回転が上がるに伴い第１の発電ユニット１Ａのエンジン２の回転数も上昇される。
【００５２】
エンジン２の回転数が発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで達すると、その時点で、第１スイッチ１２Ａが閉じられることに同期して、第２スイッチ１５が開かれるとともに、第３スイッチ１６の共通端子１６ｄが空き端子１６ｅに接続するように切換えられて、この第３スイッチ１６が開かれる。このため、第１の発電ユニット１Ａの発電機３と母線６とが電線１１Ａを介して電気的に接続されるとともに、前記電線１１Ａからスタータ５が切り離される。この時点以降は、始動された第１の発電ユニット１Ａのエンジン２により発電機３の回転軸が定格回転数を維持して回転される定常運転となる。これにより、発電機３が電力を発電し、この発電電力は電線１１Ａを通って母線６に供給される。
【００５３】
第１の発電ユニット１Ａだけでは発電容量が不足する場合には、発電ユニット１Ａのエンジン２の回転数が発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで達した時点で（又はこの時点以降に）、第１スイッチ１２Ａが閉じられることに同期して（又は、第１スイッチ１２Ａが閉じられた状態のままで）、第２スイッチ１５が閉じ状態となるとともに、第３スイッチ１６がその共通端子１６ｄを第２の切換え端子１６ｂに接続するように切換えられる。このように第１の発電ユニット１Ａの運転下で第３スイッチ１６が切換えられることにより、第１の発電ユニット１Ａの発電機３が発電した電力がスタータ５の第２スイッチ１５を通って供給電力制御部４に供給される。このため、この供給電力制御部４により電圧変換された電力が第３スイッチ１６の第２の切換え端子１６ｂを通って第２の発電ユニット１Ｂの発電機３に供給される。これにより、第２の発電ユニット１Ｂが、第１の発電ユニット１Ａと同様の手順で始動される。
【００５４】
更に、始動された第１、第２の発電ユニット１Ａ、１Ｂだけでは発電容量が不足する場合には、第２の発電ユニット１Ｂのエンジン２の回転数が発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで達した時点で（又はこれ以降に）、第１スイッチ１２Ｂが閉じられることに同期して（又は、第１スイッチ１２Ａが閉じられた状態のままで）、第２スイッチ１５が閉じ状態になるとともに、第３スイッチ１６がその共通端子１６ｄを第３の切換え端子１６ｃに接続するように切換えられる。このように第１、第２の発電ユニット１Ａ、１Ｂの運転下で第３スイッチ１６が切換えられることにより、第１の発電ユニット１Ａで発電された電力がスタータ５を介して第３の切換え端子１６ｃを通って第３の発電ユニット１Ｃの発電機３に供給される。このため、第３の発電ユニット１Ｃが、第１の発電ユニット１Ａと同様の手順で始動される。
【００５５】
なお、以上のようにして始動されて定常運転に移行した第２、第３の発電ユニット１Ｂ、１Ｃの発電機３が発電した電力は、電線１１Ｂ、１１Ｃを通って母線６に供給される。
【００５６】
したがって、この第３実施形態においても、複数台の発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃを、そのエンジン２に対する複雑な制御を要しないで始動して、エンジン２及び発電機３の回転を上げることができる。しかも、この始動に使用される単一のスタータ５は、第３スイッチ１６での切換えにより、各発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃの始動に共有できる。このため、複数台並置型のエンジン発電装置１全体としての部品点数が削減され、構造が単純化されるので、コストを低減できる点で好ましい。その上、第３スイッチ１６では、複数の切換え端子１６ａ〜１６ｃを順次切換えるリレー方式で始動対称の発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃを、供給電力制御部４で制御された電力を順次供給して、これら発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃを順次始動させている。この方式により、複数の発電ユニットに同時に電力を供給してそのエンジンを始動させる場合に比較して、スタータ５の供給電力制御部４での周波数変換で得る発電機３への供給電力を小さくできる。このため、供給電力制御部４に低電圧で、それ故に低コストなものを使用できる点で優れている。更に、先行して始動させた第１の発電ユニット１Ａが発電した電力を用いて、他の発電ユニット１Ｂ、１Ｃを始動させるので、これら発電ユニット１Ｂ、１Ｃを始動させるのに、発電した電力が供給される母線６の電力を始動のために購入する必要がない点でも優れている。
【００５７】
図４は本発明を複数台並置型のエンジン発電装置として実施した第４実施形態を示している。この第４実施形態は基本的には第３実施形態と同じであるので、同じ部分には第３実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００５８】
第４実施形態では、第３実施形態の電線１７及び第２スイッチ１５を省略する代わりに、第１変圧器１３に電力貯蔵手段１９が接続されている。電力貯蔵手段１９として、電動スタータに使用されているバッテリーよりは大きいリチウム電池を例示できる。以上説明した事項以外の構成は第３実施形態と同じである。
【００５９】
この第４実施形態の複数台並置型エンジン発電装置１を始動する場合には、第１スイッチ１２が開かれることに同期して、第３スイッチ１６がその共通端子１６ｄを第１〜第３の切換え端子１６ａ〜１６ｃのいずれかを選択して接続される。このため、電力貯蔵手段１９から供給される電力が、第１変圧器１３により変圧されて供給電力制御部４を通った後、更に第２変圧器１４により変圧されて、第３スイッチ１６の切換えにより選択された発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃの内のいずれかの発電機３に供給される。
【００６０】
これにより、選択された発電ユニットの発電機３が電動機として機能するので、この発電機３に連結されているエンジン２に回転が伝達されて、このエンジン２が始動される。そして、この始動に引続いて発電機３に対する電力供給が継続されるとともに、その供給電力が、供給電力制御部４での制御動作によって次第に増加される。このため、選択された発電ユニットの発電機３の回転が上がるに伴いエンジン２の回転数も上昇されて、このエンジン２が定常運転に移行する。
【００６１】
したがって、この第４実施形態においても、複数台の発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃを、そのエンジン２に対する複雑な制御を要しないで始動して、定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまでエンジン２及び発電機３の回転を上げることができる。しかも、始動に使用される単一のスタータ５は、第３スイッチ１６での切換えにより、各発電ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃの始動に共有できるから、複数台並置型のエンジン発電装置１全体としての部品点数が削減され、構造が単純化されて、コストも低減できる点で好ましい。更に、始動時に発電機３を動作させるための電力を貯える電力貯蔵手段１９を備えているので、発電した電力が供給される母線６の電力を始動のために購入する必要がない点でも、複数台並置型のエンジン発電装置１としては好ましい。
【００６２】
図５は本発明を複数台並置型のエンジン発電装置として実施した第５実施形態を示している。この第５実施形態は基本的には第３実施形態と同じであるので、同じ部分には第３実施形態と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
【００６３】
第５実施形態では、１以上複数例えば２台の発電ユニット１Ｂ、１Ｃに先行して発電される１以上複数例えば１台の発電ユニット１Ａを、第１スタータにより母線６の電力を用いることなく始動させるようにしている。第１スタータとして、第１の発電ユニット１Ａが小さい場合には、電動スタータ２１が用いられ、これに代えて第１の発電ユニット１Ａが大きい場合には、エアースタータ２２が用いることができる。
【００６４】
電動スタータ２１は、リチウム電池などに比較して電力貯蔵容量が遥かに低く小形であるバッテリー２１ａと、このバッテリー２１ａからの供給電力で駆動されるスタータモータ２１ｂとを有して形成されている。この電動スタータ２１は、例えば飛び込み式のものであって、それが駆動されると、スタータモータ２１ｂに接続された駆動歯車２１ｃが、その待機位置からエンジン２の出力軸２ａに固定された被動歯車２１ｄに噛み合うように前進して、これら歯車２１ｃ、２１ｄの噛み合いを介してエンジン２を始動させる。エンジン２の始動後には、駆動歯車２１ｃは被動歯車２１ｄとの噛み合いを外した待機位置に後退される。
【００６５】
エアースタータ２２は、圧縮空気を溜める空気槽２２ａと、この空気槽２２ａ内の圧縮空気の流通を制御する始動空気弁２２ｂとを有している。空気槽２２ａにはこれに空気を所定圧力で蓄えるための空気供給源（図示しない）に接続されている。このエアースタータ２２は、所定の蓄圧状態において、始動空気弁２２ｂを開放することにより、エンジン２に圧縮空気を導入させて、このエンジン２を始動させる。
【００６６】
これらの電動スタータ２１又はエアースタータ２２で始動される第１の発電ユニット１Ａ用の電線１１Ａには第２スタータとして機能するスタータ５が接続されている。この接続が、第１スイッチ１２と母線６との電線部分で行なわれていることは、第１の発電ユニット１Ａの運転停止時にも、他の第２、第３の発電ユニット１Ｂ、１Ｃを始動させることができる点で優れている。
【００６７】
スタータ５の切換えスイッチからなる第３スイッチ１６は、共通端子１６ｄと、１以上例えば２個の切換え端子１６ｂ、１６ｃと、１個の空き端子１６ｅとを有している。共通端子１６ｄは第２変圧器１４を介して供給電力制御部４の出力端に接続されている。一方の切換え端子１６ｂは第２の発電ユニット１Ｂ用の電線１１Ｂに接続され、他方の切換え端子１６ｃは第３の発電ユニット１Ｃ用の電線１１Ｃに接続されている。以上説明した事項以外の構成は第３実施形態と同じである。
【００６８】
この第５実施形態の複数台並置型エンジン発電装置１を始動する場合には、まず、電動スタータ２１又はエアースタータ２２を用いて第１の発電ユニット１Ａのエンジン２を始動させる。この始動後にエンジン２が発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数に達した時点で、第１スイッチ１２Ａが閉じられるので、発電された電力が電線１１Ａを通じて母線６に供給される。
【００６９】
こうした第１の発電ユニット１Ａの定常運転状態において、更に発電量が必要とされる場合には、スタータ５の第２スイッチ１５が閉じられるとともに、第３スイッチ１６がその共通端子１６ｄを切換え端子１６ｂに接続するように切換えられる。このため、第１の発電ユニット１Ａの発電機３が発電した電力が第２スイッチ１５を通って供給電力制御部４に供給されるので、この供給電力制御部４により電圧変換された電力が第３スイッチ１６の切換え端子１６ｂを通って第２の発電ユニット１Ｂの発電機３に供給される。
【００７０】
これにより、第２の発電ユニット１Ｂの発電機３が電動機として機能するので、この発電機３に連結されているエンジン２に回転が伝達されて、このエンジン２が始動される。この始動に引続いて発電機３に対する電力供給が継続されるとともに、その供給電力が、供給電力制御部４での制御動作によって次第に増加される。このため、発電機３の回転子の回転が上がるに伴い第２の発電ユニット１Ｂのエンジン２の回転数も上昇される。
【００７１】
こうした第２の発電ユニット１Ｂのエンジン２の始動により、このエンジン２の回転数が発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで達すると、その時点で、第１スイッチ１２Ｂが閉じられて、それ以降、運転状態にある第２の発電ユニット１Ｂの発電機３が発電した電力が、電線１１Ｂを通じて母線に供給される。
【００７２】
更に、始動された第１、第２の発電ユニット１Ａ、１Ｂだけでは発電量が不足する場合には、第２スイッチ１５が閉じられるとともに、第３スイッチ１６がその共通端子１６ｄを切換え端子１６ｃに接続するように切換えられる。このため、既に定常運転状態にある第１の発電ユニット１Ａの発電機３で発電された電力がスタータ５を介して第３の切換え端子１６ｃを通って第３の発電ユニット１Ｃの発電機３に供給されるので、この第３の発電ユニット１Ｃが、第２の発電ユニット１Ｂと同様の手順で始動される。
【００７３】
こうして第３の発電ユニット１Ｃのエンジン２の回転数が発電機３の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで達すると、その時点で、第１スイッチ１２Ｃが閉じられることに同期して、第２スイッチ１５が開かれるとともに、第３スイッチ１６の共通端子１６ｄが空き端子１６ｅに接続するように切換えられて、この第３スイッチ１６が開かれる。この時点以降は、運転状態にある第３の発電ユニット１Ｃのエンジン２に回転される発電機３が発電する電力が電線１１Ｃを通って母線６に供給される。
【００７４】
したがって、この第３実施形態においても、先行して発電された第１の発電ユニット１Ａ以外の他の発電ユニット１Ｂ、１Ｃを、そのエンジン２に対する複雑な制御を要しないで始動して、エンジン２及び発電機３の回転を上げることができる。しかも、この始動に使用される単一のスタータ５は、第３スイッチ１６での切換えにより、複数の発電ユニット１Ｂ、１Ｃの始動に共有できる。したがって、複数台並置型のエンジン発電装置１全体としての部品点数が削減され、構造が単純化されて、コストも低減できる点で好ましい。その上、第３スイッチ１６は、切換え端子を順次切換えるリレー方式で始動対称の発電ユニット１Ｂ、１Ｃに、供給電力制御部４で制御された電力を順次供給して、これらの発電ユニット１Ｂ、１Ｃを順次始動させるので、複数の発電ユニットに同時に電力を供給してそのエンジンを始動させる場合に比較して、スタータ５の供給電力制御部４での周波数変換で得る発電機３への供給電力を小さくできる。このため、供給電力制御部４に低電圧で、それ故に低コストなものを使用できる点で優れている。更に、先行して始動させた第１の発電ユニット１Ａが発電する電力を用いて、他の発電ユニット１Ｂ、１Ｃを始動させるので、これら発電ユニット１Ｂ、１Ｃを始動させるのに、発電した電力が供給される母線６の電力を始動のために購入する必要がない点でも優れている。
【００７５】
なお、前記各実施形態において、発電ユニットを始動させるスタータ５の供給電力制御部４が、発電機３に供給する電力を任意に制御できる構成である場合には、点検対象の発電ユニットを点検する場合に、その発電機３などをゆっくりと低速で回転させることができるので、同様の機能をするために通常設置されている点検用のターンニングモータを省略することができる。
【００７６】
又、本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、本発明において、エンジンから出る排ガスで熱回収タービンを回転させて、このタービンにより熱回収発電機を駆動する構成を含んで、排ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換して回収するエネルギー回収装置を付加することは妨げない。又、本発明でエンジンとは、燃焼により生成される熱エネルギーは回転エネルギーに変換するピストン式エンジンを指しており、既述のガスエンジン及びディーゼルエンジンには限定されない。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、始動時に、発電機を電動機として機能させるスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させて、この発電機に接続されているエンジンの回転を、発電機の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上げるので、エンジン側で、燃料と空気の割合を微妙に調整しながら実行されるエンジン制御を要しないで始動できるエンジン発電装置を提供できる。
【００７８】
本発明によれば、始動時に発電機を動作させるための電力を貯える電力貯蔵手段を備え、これに貯えられた電力を用いて、始動時に、発電機を電動機として機能させるスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させて、この発電機に接続されているエンジンの回転を、発電機の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上げるので、エンジン側で、燃料と空気の割合を微妙に調整しながら実行されるエンジン制御を要しないとともに、電力の購入を要しないで始動できるエンジン発電装置を提供できる。
【００７９】
本発明によれば、複数台並置型のエンジン発電装置において、発電機を電動機として機能させるスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させて、この発電機に接続されているエンジンの回転を、発電機の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上げるので、エンジン側で、燃料と空気の割合を微妙に調整しながら実行されるエンジン制御を要しないとともに、スタータが、単一であって、各発電機に共用されているので、装置全体としての部品点数が削減されることによって、構成が簡単で低コスト化を実現できる複数台並置型のエンジン発電装置を提供できる。
【００８０】
本発明によれば、複数台並置型のエンジン発電装置において、発電機を電動機として機能させるスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している発電機の回転を上昇させて、この発電機に接続されているエンジンの回転を、発電機の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上げるので、エンジン側で、燃料と空気の割合を微妙に調整しながら実行されるエンジン制御を要しないとともに、先行して始動された一部のエンジンにより回転された発電機の発生電力を、他の発電機に電力供給手段を介して供給して、この他の発電機に接続されたエンジンを電力の購入を要しないで始動させるので、各発電機に対して単一のスタータが共用されて、装置全体としての部品点数が削減されることによって、構成が簡単で低コスト化を実現できる複数台並置型のエンジン発電装置を提供できる。
【００８１】
本発明によれば、複数台並置型のエンジン発電装置において、一次スタータにより先行して始動された一部のエンジンにより回転された発電機の発生電力を、複数の他の発電機に二次スタータを介して供給して、これら他の発電機に接続されたエンジンを電力の購入を要しないで始動させるので、前記他の複数の発電機に対して単一のスタータが共用されて、装置全体としての部品点数が削減されることによって、構成が簡単で低コスト化を実現できるとともに、これら複数の他の発電機に接続されたエンジンを始動させる際には、前記他の発電機を電動機として機能させるスタータの供給電力制御部での電力制御によって電動機として機能している前記他の発電機の回転を上昇させて、これら他の発電機に接続されているエンジンの回転を、発電機の定格回転数の少なくとも１／２以上の回転数にまで上げるので、エンジン側で、燃料と空気の割合を微妙に調整しながら実行されるエンジン制御を要しないで始動できる複数台並置型のエンジン発電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジン発電装置を示す電気回路図。
【図２】本発明の第２実施形態に係るエンジン発電装置を示す電気回路図。
【図３】本発明の第３実施形態に係るエンジン発電装置を示す電気回路図。
【図４】本発明の第４実施形態に係るエンジン発電装置を示す電気回路図。
【図５】本発明の第５実施形態に係るエンジン発電装置を示す電気回路図。
【符号の説明】
１…エンジン発電装置
１ａ、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…発電ユニット
２…エンジン
２ａ…エンジンの出力軸
３…発電機
４…供給電力制御部
５…スタータ（第２スタータ）
６…母線
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ…電線
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ…第１スイッチ
１３…第１変圧器
１４…第２変圧器
１５…第２スイッチ
１６…第３スイッチ（電力供給手段）
１７、１８…電線
１９…電力貯蔵手段
２１…電動スタータ（第１スタータ）
２２…エアースタータ（第１スタータ）
【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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