JP2004270497A

JP2004270497A - エンジン発電装置

Info

Publication number: JP2004270497A
Application number: JP2003059976A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Orio; 智和折尾; Kazumasa Mitani; 和正三谷; Kunio Ono; 邦夫大野; Hirohito Shioya; 裕仁塩屋
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】熱的に弱い制御盤を低温側の発電機の側方に配置しつつ冷却風により冷却し、更に、冷却風を低温側の発電機から高温側のエンジン、排気管の順に流すことにより各部を円滑に効率良く冷却する。
【解決手段】エンジン３や排気系統４よりも相対的に低温側の発電機５の側方に制御盤１７を配置すると共に、外気を制御盤１７を経由して内部に導入するよう構成した。また、外気を低温側の発電機５から高温側のエンジン３、排気系統４の順に流すことにより各部を円滑に効率良く冷却する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと発電機とが遮音のために筐体内に配置されたエンクロージャー式のエンジン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンと発電機とが遮音のために筐体内に配置されたエンクロージャー式のエンジン発電装置がある。このようなエンジン発電装置では自動車のように走行風により冷却風を取り込めないため、装置内部の冷却のために外部から強制的に冷却風を取り込む必要がある。
【０００３】
そこで、従来からエンジン発電装置において冷却風を取り込むための構造が各種提案されている。
【０００４】
例えば、従来のエンクロージャー式のエンジン発電装置として、吸気口から吸い込まれた冷却風がエンジン及び発電機を冷却した後、換気ファンにより天板上面から熱風として排気される構成がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の従来のエンジン発電機として、冷却ファンによってエンジンの側方から導入した冷却風を、エンジンのシリンダに供給して冷却すると共に、その冷却風の一部でエンジン側方に配置された電装品を冷却する構成、つまり冷却風を高温側（エンジン）と低温側（電装品）の２系統に分けて高温側の熱風が低温側の電装品に流れるのを防ぐ構成がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２４５４３１号公報
【特許文献２】
特開平８−２２３８５４号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、制御盤が冷却風の排気口より後方に配置されて冷却風の流れの途中に介在していないため、制御盤の冷却に対して冷却風の関与が少なく、熱的に弱い制御盤の効率的な冷却が行えないという問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献２の構成では、電装品が高温側であるエンジンの側方に配置されているため、たとえ高温側の冷却風が流れないようにしてもエンジンからの熱の影響を受けやすいといった問題がある。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、熱的に弱い制御盤を低温側の発電機の側方に配置しつつ冷却風により冷却し、更に、冷却風を低温側の発電機から高温側のエンジン、排気管の順に流すことにより各部を円滑に効率良く冷却できるエンジン発電装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る、エンジンと当該エンジンにより駆動される発電機とが遮音のために筐体内に配置されたエンクロージャー式のエンジン発電装置は、前記筐体内における前記発電機の側方に制御盤を配置し、前記筐体内に設けられた第１のファンにより外気を前記制御盤を経由して前記筐体内に導入する導入口を前記筐体に設け、前記制御盤を経由して導入された外気は、前記発電機から前記エンジン、当該エンジンの排気系統の順で前記筐体内を通過して外部に排出される。
【００１１】
また、好ましくは、前記第１のファンとは別に前記発電機の主軸によって駆動される第２のファンが設けられ、この第２のファンも当該発電機を冷却するために外気を前記筐体内に導入すると共に、当該第２のファンにより導入された外気は前記第１のファンにより導入された外気と合流した後前記エンジンに向かう。
【００１２】
また、好ましくは、前記エンジンはサイレンサーを備え、当該エンジンとサイレンサーとの間には仕切板が設けられ、この仕切板が前記外気を前記エンジンから前記排気系統に案内する。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、相対的に低温側の発電機の側方に制御盤を配置すると共に、外気を制御盤を経由して筐体内に導入するよう構成したので、熱的に弱い制御盤を効果的に冷却し、熱害から守ることができる。
【００１４】
また、外気を低温側の発電機から高温側のエンジン、排気系統の順に流すことにより各部を円滑に効率良く冷却できる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、第１のファンとは別に発電機の主軸によって駆動される第２のファンが設けられ、この第２のファンも発電機を冷却するために外気を筐体内に導入することで、筐体内への外気の導入と発電機の冷却を促進すると共に、第２のファンにより導入された外気は第１のファンにより導入された外気と合流した後エンジンに向かうことにより、各部の冷却とを効果的に行うことができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、エンジンとサイレンサーとの間には仕切板が設けられ、この仕切板が外気をエンジンから排気系統に案内することにより、排気系統の冷却を促進すると共に、エンジンからの騒音を遮蔽できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００１９】
［装置構成］
図１は、本発明に係る実施形態のエンジン発電装置を内部構造が見えるように破断して示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）、右側面図（ｃ）である。
【００２０】
図１に例示するエンジン発電装置１は、エンジン３と、エンジン３の排気ポートから延びる排気管などで構成される排気系統４と、エンジン３により駆動される発電機５とが遮音のために箱型の筐体２内に配置されたエンクロージャー式のエンジン発電装置であり、筐体２の右側面部６から左側面部７（つまり、筐体２の長手方向或いは冷却エアの風を）の方向に、発電機５、エンジン３、排気系統４の順で配置されている。
【００２１】
エンジン３は、例えば省スペース化が図れるロータリエンジンが用いられ、その出力軸が発電機５の主軸と同軸となるように直列に連結されている。尚、エンジン３としてはロータリエンジン以外に、レシプロエンジンなども適用可能である。発電機５は、例えば全閉外扇型誘導発電機が用いられる。エンジン３と発電機５は、筐体２の底面部８との間に空間を形成するように支柱９により上方に棚上げされたベース１０上に設置されている。
【００２２】
また、排気系統４を構成する排気管はエンジン３の側方から筐体２の左側面部７の方向に後方に延び、更に左側面部７に沿うように後面部１１から前面部１２に向かう方向に曲折して排気浄化触媒（不図示）やガス−水熱交換器１３が接続され、このガス−水熱交換器１３の下流側から更に上方に曲折した後、左側面部７に沿うように前面部１２から後面部１１に向かう方向に曲折してサイレンサー（消音器）１４が接続されている。このガス−水熱交換器１３は排気管の周囲に冷却水を循環させて排気ガスの熱を冷却水により吸収する。
【００２３】
そして、サイレンサー１４の下流側に接続された排気パイプ１５が筐体２の上面部１６から外部に延びている。
【００２４】
また、後述する冷却エアも発電機５、エンジン３、排気管４の順に筐体２の右側面部６（最上流側）から左側面部７（最下流側）に向けて流れるように構成されている。
【００２５】
発電機５の側方に位置する筐体２の前面部１２には、装置全体を制御する電子部品等で構成された制御盤１７が配置され、その制御盤１７の一部である操作パネル１８が前面部１２に形成された開口部１９から外部に露出している（図２参照）。操作パネル１８は、オペレータが制御盤１７に対して操作指示を行うためのスイッチ類や運転状況などを表示するためのディスプレイを有する。
【００２６】
また、発電機５の側方に位置する筐体２の後面部１１には、エンジン３に潤滑油を供給する自動給油ポンプ２０とエンジン３を起動させるスタータモータ２１が配置されている。更に、発電機５の下方に位置する筐体２の底面部８にはエンジン３の吸気管（不図示）に通じるエアクリーナ２２が配置されている。
【００２７】
本実施形態のエンジン３は、発電機５から出力される電力が最大２０ＫＷ／ｈ程度であるが、３６００ｒｐｍ程度の回転数である高効率な運転領域で運転されることが好ましい。また、エンジン３は天然ガスやＬＰガスやバイオメタンガスなどの気体（ガス）を燃料とし、この気体燃料はバルブ２３により流量が調整可能な燃料管２４を通じてエンジン３に供給される。また、エンジン３を適温に保持するための冷却水はバルブ２５により流量が調整可能な冷却水管２６からラジエータとしての水−水熱交換器２７を介してエンジン３に循環され、同じくバルブ２８により流量が調整可能な排水管２９から外部に排出される。尚、上記冷却水管２６は冷却水を上記ガス−水熱交換器１３へも供給する。
【００２８】
冷却水管２６の途中に設けられた水−水熱交換器２７は、筐体２の底面部８とベース１０との間の空間であって、エンジン３の下側方に配置されている。
【００２９】
また、発電機５の上方には、外部から筐体２内に冷却エアとして外気を吸い込むための電動ファン３０（第１のファン）が設けられている。この電動ファン３０は発電機５の電力により駆動される。また、電動ファン３０とは別に発電機５によって駆動される吸気ファン３１（第２のファン）が設けられている。この吸気ファン３１は発電機５の主軸の動力により駆動される。この吸気ファン３１は、発電機５における右側面側の端面に設けられ、発電機５を冷却するために外部から筐体２内に外気を導入する。
【００３０】
このように、電動ファン３０に加えて、吸気ファン３１も発電機５を冷却する外気を導入することで、筐体２内への外気の導入と発電機５の冷却とを促進することができる。
【００３１】
［冷却エアの循環構造及び冷却エアの流れ］
次に、本実施形態のエンジン発電装置における冷却エアの循環構造及び冷却エアの流れについて図１に加えて図２乃至図６を参照して説明する。
【００３２】
図２乃至図６は、本発明に係る実施形態のエンジン発電装置における冷却エアの循環構造及び冷却エアの流れを説明する図である。
【００３３】
先ず、図１及び図２において、筐体２の前面部１２には、制御盤１７の下方に前面吸気口３２が形成されている。また、筐体２の後面部１１には、前面吸気口３２に対向する位置に後面吸気口３３が形成されている。更に、筐体２の右側面部の上方であって電動ファン３０に近接した位置には右上方側面吸気口３４が形成されている。また、筐体２の右側面部６の下方であって吸気ファン３１に近接した位置には右下方側面吸気口３５が形成されている。
【００３４】
また、図１及び図５において、筐体２の左側面部７の上方であってサイレンサ１４に近接した位置には左上方側面排気口３６が形成されている。また、筐体２の左側面部７の下方であってガス−水熱交換器１３に近接した位置には左下方側面排気口３７が形成されている。
【００３５】
冷却エア（外気）Ｆ１は電動ファン３０の吸引力により前面吸気口３２から筐体２内に吸い込まれ、冷却エア（外気）Ｆ２も同様に電動ファン３０の吸引力により右上方側面吸気口３４から筐体２内に吸い込まれる。
【００３６】
一方、冷却エア（外気）Ｆ３は吸気ファン３１の吸引力により後面吸気口３３から筐体２内に吸い込まれ、冷却エア（外気）Ｆ４も同様に吸気ファン３１の吸引力により右下方側面吸気口３５から筐体２内に吸い込まれる。
【００３７】
上記冷却エアＦ１は、図３に示すように、下方の前面吸気口３２から筐体２内の制御盤１７内を通過して制御盤１７を冷却しながら上方の電動ファン３０に向けて流れ、上記冷却エアＦ２は右上方側面吸気口３４から筐体２内の電動ファン３０に向けて直接流れる。そして、上記冷却エアＦ１とＦ２とを電動ファン３０で合成した合成エアＦ５が発電機５の表面を通過して発電機５を冷却しながらエンジン３に向けて流れる。
【００３８】
また、上記冷却エアＦ３とＦ４とは、図４に示すように、吸気ファン３１で合成され、その合成エアＦ６が発電機５の表面を通過して発電機５を冷却しながらエンジン３に向けて流れる。尚、上記冷却エアＦ３の一部は、エアクリーナ２２に吸引され気体燃料と混合されてエンジン３に混合気として供給される。
【００３９】
図１、図５及び図６に示すように、サイレンサー１４は、遮音性を高めるために表面に吸音材が貼り付けらていると共に、複数の小孔が開けられた仕切板３８により取り囲まれており、この仕切板３８が上記合成エアＦ５とＦ６の合成エアＦ７をエンジン３から仕切板３８の側方を介して排気系統４に案内する。また、仕切板３８は、後述するベローズ管３９が配管される後面部１１側の側方を除いて、エンジン３と排気系統４とを仕切っている。そして、上記合成エアＦ７はエンジン３を通過してエンジン３を冷却した後、仕切板３８によってサイレンサー１４を通過して冷却する分岐エアＦ８と、最も高温となる排気管やガス−水熱交換器１３などの排気系統を通過して各部を集中的に冷却する分岐エアＦ９とに分流されて各部の冷却を促進する。
【００４０】
最後に、サイレンサー１４を冷却した分岐エアＦ８は、左上方側面排気口３６から排気され、排気系統を冷却した分岐エアＦ９は、左下方側面排気口３７から排気される。
【００４１】
図７は、本発明に係る実施形態のエンジン発電装置におけるエンジンと排気系統との接続構造を示す図である。
【００４２】
図１及び図７に示すように、エンジン３の排気ポートから延びる上流側排気ガス管４ａと、ガス−水熱交換器１３やサイレンサー１４などに通じる下流側排気ガス管４ｂとは、伸縮性のあるベローズ管３９により仕切板３８の側方に開けられた空間部で接続されている。上流側排気ガス管４ａにおけるベローズ管３９との接続部付近にはＯ２センサ４０が設けられ、排気ガス中の酸素濃度を検出してエンジン３の空燃比制御などに適用される。
【００４３】
上記ベローズ管３９は、鋼管４１と、その外周のベローズ部材４２との間にセラミックウールなどの断熱材４３が充填された３層構造を有し、両端部には上流側排気ガス管４ａと下流側排気ガス管４ｂとに接続するためのフランジ４４，４５が設けられている。
【００４４】
また、鋼管４１の直径は下流側排気ガス管４ｂの直径より小さく形成され、ベローズ管３９を上流側排気ガス管４ａと下流側排気ガス管４ｂとに接続したときに、鋼管４１の下流側端部４１ａが下流側排気ガス管４ｂの内部に差し込まれ、互いに所定の間隔を空けて重なり合うように構成されている。そして、この重なり合う部分の間隙は断絶材により埋められ、例えばアルミニウム製の網状部材により固定されている。
【００４５】
上記のようにベローズ管を構成することで、エンジン３の振動（特に、低周波振動）や騒音などをベローズ管により吸収し、更に管内の共鳴音などを重なり合う部分の管長により減衰することができるため、遮音性を高めることができる。また、ベローズ管を３層構造にすることで排気ガスによる熱害から保護し、耐熱性を高めている。
【００４６】
上記実施形態によれば、エンジン３や排気系統４よりも相対的に低温側の発電機５の側方に制御盤１７を配置すると共に、外気を制御盤１７を経由して内部に導入するよう構成したので、熱的に弱い制御盤を効果的に冷却し、熱害から守ることができる。
【００４７】
また、外気を低温側の発電機５から高温側のエンジン３、排気系統４の順に流すことにより各部を円滑に効率良く冷却できる。
【００４８】
また、電動ファン３０とは別に発電機５の主軸によって駆動される吸気ファン３１も発電機５を冷却する外気を導入することで、筐体２内への外気の導入と発電機５の冷却とを促進すると共に、吸気ファン３１により導入された冷却エアＦ３，Ｆ４は電動ファン３０により導入された冷却エアＦ１，Ｆ２と合流した後エンジン３に向けて流れることにより、発電機５より下流側のエンジン３や排気系統４の冷却を効果的に行うことができる。
【００４９】
また、エンジン３とサイレンサー１４との間には仕切板が設けられ、この仕切板１４が冷却エアＦ７をエンジン３から排気系統４に案内することにより、排気系統４の冷却を促進すると共に、エンジンからの騒音を遮蔽できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のエンジン発電装置を内部構造が見えるように破断して示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）、右側面図（ｃ）である。
【図２】本発明に係る実施形態のエンジン発電装置における冷却エアの循環構造及び冷却エアの流れを説明する図である。
【図３】本発明に係る実施形態のエンジン発電装置における冷却エアの循環構造及び冷却エアの流れを説明する図である。
【図４】本発明に係る実施形態のエンジン発電装置における冷却エアの循環構造及び冷却エアの流れを説明する図である。
【図５】本発明に係る実施形態のエンジン発電装置における冷却エアの循環構造及び冷却エアの流れを説明する図である。
【図６】本発明に係る実施形態のエンジン発電装置における冷却エアの循環構造及び冷却エアの流れを説明する図である。
【図７】本発明に係る実施形態のエンジン発電装置におけるエンジンと排気系統との接続構造を示す図である。
【符号の説明】
１エンジン発電装置
２筐体
３エンジン
４排気系統
５発電機
６右側面部
７左側面部
８底面部
１０ベース
１１後面部
１２前面部
１３ガス−水熱交換器
１４サイレンサー
１５排気パイプ
１６上面部
１７制御盤
１８操作パネル
３０電動ファン
３１吸気ファン
３２前面吸気口
３３後面吸気口
３４右上方側面吸気口
３５右下方側面吸気口
３６左上方側面排気口
３７左下方側面排気口
３８仕切板
３９ベローズ管
Ｆ１〜Ｆ９冷却エア（合成エア）

Claims

エンジンと当該エンジンにより駆動される発電機とが遮音のために筐体内に配置されたエンクロージャー式のエンジン発電装置において、
前記筐体内における前記発電機の側方に制御盤を配置し、
前記筐体内に設けられた第１のファンにより外気を前記制御盤を経由して前記筐体内に導入する導入口を前記筐体に設け、
前記制御盤を経由して導入された外気は、前記発電機から前記エンジン、当該エンジンの排気系統の順で前記筐体内を通過して外部に排出されることを特徴とするエンジン発電装置。
前記第１のファンとは別に前記発電機の主軸によって駆動される第２のファンが設けられ、この第２のファンも当該発電機を冷却するために外気を前記筐体内に導入すると共に、当該第２のファンにより導入された外気は前記第１のファンにより導入された外気と合流した後前記エンジンに向かうことを特徴とする請求項１に記載のエンジン発電装置。
前記エンジンはサイレンサーを備え、当該エンジンとサイレンサーとの間には仕切板が設けられ、この仕切板が前記外気を前記エンジンから前記排気系統に案内することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン発電装置。