JP2005061327A - 発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 起動弁ユニットに電力を供給する電気配線を埋設せずに済み、さらに起動時間を変更することができる発電設備を提供することである。
【解決手段】 空気始動機構により起動される内燃機関の本体と、前記内燃機関で駆動される発電機とがパッケージ内に収容されており、前記空気始動機構が、空気供給部と、構成機器として少なくとも減圧弁及び電磁弁を有する起動弁ユニットと、を備えているパッケージ内蔵型内燃機関において、前記起動弁ユニットの構成機器のうち、少なくとも電力供給が必要な機器を前記パッケージ内に設置した。前記起動弁ユニット全体をパッケージ内に収容した。前記起動弁ユニットの減圧弁と、前記減圧弁の下流側に設けたパイロット弁との間に空気調量手段を設け、この空気調量手段により内燃機関の始動時間を調整可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関本体と発電機とをパッケージ内に設置するパッケージ内蔵型内燃機関の空気始動機構に関するものである。

図４は、従来のパッケージ内蔵型内燃機関の空気始動機構２００の系統略図である。空気始動機構２００は、エアタンク９７内の空気をコンプレッサ９８で圧縮し、この圧縮空気を起動弁ユニット９６の減圧弁８９及び電磁弁８８を介してスタータ９３に送ることにより内燃機関９１を起動し、発電機９２を駆動するようになっている。

内燃機関９１と発電機９２は、パッケージ９０内に収容されており、また、起動弁ユニット９６は、パッケージ９０から離れた場所に設置されている。起動弁ユニット９６内の電磁弁８８に電力を供給する配線８５は、電源８６に至る途中に埋設部８７を設けることにより、障害となることを回避している。

仮に、この配線８５を地中に埋設せずに全区間を地表に露出させて配置すると、発電機９２を運転する際に多大な障害となるため、埋設作業は省略するわけにはいかず、これが発電設備を構築する際の余計な時間とコストとを費やす要因となっていた。

また、内燃機関９０は、大型であるほど、その起動に要する時間は長くなる。しかし、非常時においては、必ず４０秒以内に起動させなければいけないという法規があるため、この法規を守るために、４０秒で起動させることができる減圧弁８９を用いる必要がある。

ところで、空気始動式の内燃機関においては、ただ１種類の減圧弁８９に対して、一義的に起動時間が決定してしまう。通常時においては、前述のような「４０秒」という制約はなく、例えば、２〜３分かけて起動しても何ら問題はない。このように時間を掛けて起動すれば、ギアの負担を減少させることができ、引いてはギアボックスの寿命を延ばすことができる。
特開２００１−１９３４６２公報

そこで本発明では、起動弁ユニットに電力を供給する電気配線を埋設せずに済み、さらに起動時間を変更することができる発電設備を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、請求項１の発明では、空気始動機構により起動される内燃機関の本体と、前記内燃機関で駆動される発電機とがパッケージ内に収容されており、前記空気始動機構が、空気供給部と、構成機器として少なくとも減圧弁及び電磁弁を有する起動弁ユニットと、を備えている発電設備において、前記起動弁ユニットの構成機器のうち、少なくとも電力供給が必要な機器を前記パッケージ内に設置し、パッケージ内の前記起動弁ユニットの電力供給が必要な機器に、パッケージ内の既設の電力供給設備から電力を供給するようにした。

請求項２の発明は請求項１の発明において、前記起動弁ユニット全体をパッケージ内に収容するようにした。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記起動弁ユニットの減圧弁と、前記減圧弁の下流側に設けたパイロット弁との間に、空気調量手段を設け、前記空気調量手段により内燃機関の始動時間を調整可能にした。

請求項４の発明では請求項３の発明において、空気調量手段として、電気式空気調量弁を設置するようにした。

請求項１の発明では、起動弁ユニットの構成機器のうち、少なくとも電力供給される機器を、内燃機関等と共に同じパッケージ内に設置するようにしたので、パッケージ内の他の電装品が使用する電源を、起動弁ユニットの電力供給が必要な機器も使用することができ、従来のように起動弁ユニット内の機器に電力を供給するための電気配線を地中に埋設する工事が不要となり、システム構築に掛かる時間とコストとを大幅に削減することができる。パッケージ内に電気設備が集約されるので、従来よりもメンテナンスが楽になる。

請求項２の発明では、起動弁ユニット全体をパッケージ内に設置するようにしたので、発電設備全体のレイアウトを簡素化することができる。また、起動弁ユニットをパッケージ内に収容することにより、雨水にさらされる従来の屋外型のものよりも耐用年数（寿命）が延びる。

請求項３の発明では、起動弁ユニットの減圧弁と、この減圧弁の下流側に設けたパイロット弁との間に空気調量手段を設けることにより、請求項１及び２の効果に加え、内燃機関の起動時間を可変にすることができるようになり、起動環境（非常時又は通常時）に応じて起動時間を変更することが可能となる。したがって、内燃機関のギアに掛かる負担を軽減することができ、内燃機関の耐久性を向上させることができる。

請求項４の発明では、請求項３において空気調量手段として電気式空気調量弁を使用するようにしたので、配線及び配管を簡素化することができ、さらに、非常時と通常時の２種類の起動時間のみならず、起動時間を任意の長さに設定することができる。したがって、内燃機関の定格出力値に応じて、好ましい起動時間に容易に設定することができる。

図１は、請求項１の発明を実施したパッケージ内蔵型内燃機関の空気始動機構１００の系統略図である。空気始動機構１００は、コンプレッサ８とエアタンク７とで構成した空気供給部２５と、起動弁ユニット１７とを備えている。エアタンク７内の空気をコンプレッサ８で圧縮して圧縮空気を生成し、この圧縮空気を起動弁ユニット１７の減圧弁１２及び電磁弁１６を介してスタータ４に送ることにより内燃機関２を始動し、発電機３を駆動するようになっている。

図１に示すように、内燃機関２、発電機３及び起動弁ユニット１７が、パッケージ１内に収容されている。パッケージ１内には、さらに電装品（図示せず）を収容した盤５が配置されている。盤５内の電装品には、図示しない外部の電源から電気配線１９を介して電力が供給されている。電気配線１９は、保護配管２６の内部に配置されている。

図１に示すように、パッケージ１内に設置された起動弁ユニット１７は、減圧弁１２、詳しくは後述する空気調量機構２０、パイロット弁９及び電磁弁１６が、配管２１上にこの順に配置されて構成されている。

起動弁ユニット１７は、配管２１を介して、コンプレッサ８で加圧された圧縮空気を貯蔵するエアタンク７と接続されている。したがって、エアタンク７内の圧縮空気は、起動弁ユニット１７を介してスタータ４へ供給することができるようになっている。また、電気配線１９により盤５内に供給される電力の一部が、電気配線２２を介してパイロット弁９と電磁弁１６に供給されるようになっている。

図２は、起動弁ユニット１７の系統略図である。エアタンク７から供給された圧縮空気は、Ｙ型ストレーナー１０で濾過され、圧力計１１で圧力が計測され、所定の圧力まで減圧弁１２で減圧される。

図２に示すように、空気調量機構２０には三方弁１４が設けてある。三方弁１４は、圧縮空気の通路を、減圧弁１５を備えた通常時に使用する常用ライン２３と、非常時に使用する非常用ライン２４とに分岐しており、切り換えが可能となっている。三方弁１４が、万が一故障した際に備え、安全弁１３を設置した分岐配管２２を介して、圧縮空気を逃がすことができるようになっている。

非常用ライン２４経由でスターター４に圧縮空気を供給すると、４０秒（法規で定められた起動時間）で内燃機関１（図１）は起動する。また、常用ライン２３経由でスターター４へ圧縮空気を供給すると、減圧弁１５で減圧された分だけ非常用ライン２４経由時よりも起動に要する時間が長くなり、駆動系のギアにかかる負担を軽減することができる。

常用ライン２３と非常用ライン２４のいずれのラインを使用するかは、例えば警報信号の有無により手動で三方弁１４を操作して切り換えてもよいし、予め切り換え可能にプログラミングしておいてもよい。

図３は、図２とは別の起動弁ユニット１７ａの系統略図である。起動弁ユニット１７ａの構成は、図２の起動弁ユニット１７の構成において、空気調量機構２０の代わりに電気式空気調量弁１８を設けた点のみが異なっており、その他の構成はすべて起動弁ユニット１７ａと同じである。電気式空気調量弁１８も、盤５内の電源を使用する。

電気式空気調量弁１８は、絞り量を任意に変更することができるので、図２に示す空気調量機構２０のように常用ライン２３と非常用ライン２４の２系統を設ける必要がなく、設置スペースが小さく、限られた大きさのパッケージ１（図１）内に設置する際に有利である。

内燃機関２（特にガスタービン）では、煙突等に未燃のガスが溜まっていることがあり、始動時には、まず、回転数を定格の２０％くらいに設定し、点火せずに空気のみを送って掃気する。空気始動式では、この２０％の回転数を保持することができないため、一般的には掃気は行わないか、又は電磁弁の開閉を繰り返すことにより掃気していた。

しかし、電気式空気調量弁１８を使用すると、回転数を一定に保持することができるため、容易に掃気することができる。

図１に示すパッケージ１の大きさによっては、起動弁ユニット１７の全てを収容できるとは限らない。レイアウトが厳しい場合には、電力供給が必要な機器（パイロット弁９、電磁弁１６）のみをハウジング１内に残し、それ以外の機器をハウジング１の外部に配置してもよい。

このようにすると、起動弁ユニット１７を収容するためにパッケージ１を大型化する必要がなく、その上電磁弁１６は、盤５内の電源を使用することができ、配線の手間が従来の空気始動機構２００と比較して各段に少なくなる。

本発明は、空気始動式で且つパッケージ内蔵型の内燃機関に対して適用することができる。

請求項１の発明を実施したパッケージ内蔵型内燃機関の空気始動機構の系統略図である。 起動弁ユニットの系統略図である。 図２とは別の起動弁ユニットの系統略図である。 従来のパッケージ内蔵型内燃機関の空気始動機構の系統略図である。

符号の説明

１ パッケージ
２ 内燃機関（ガスタービン）
３ 発電機
４ スタータ
５ 電源を内蔵した盤
７ エアタンク
８ コンプレッサ
９ パイロット弁
１２ 減圧弁
１４ 三方弁
１５ 減圧弁
１６ 電磁弁
１７、１７ａ 起動弁ユニット
１８ 電気式空気調量弁（空気調量手段）
１９ 電気配線
２０ 空気調量機構（空気調量手段）
２１ 配管
２２ 電気配線
２３ 常用ライン
２４ 非常用ライン
２５ 空気供給部
１００ 空気始動機構

Claims (4)

1. 空気始動機構により起動される内燃機関の本体と、前記内燃機関で駆動される発電機とがパッケージ内に収容されており、前記空気始動機構が、空気供給部と、構成機器として少なくとも減圧弁及び電磁弁を有する起動弁ユニットと、を備えている発電設備において、
   前記起動弁ユニットの構成機器のうち、少なくとも電力供給が必要な機器を前記パッケージ内に設置し、
   パッケージ内の前記起動弁ユニットの電力供給が必要な機器に、パッケージ内の既設の電力供給設備から電力を供給するようにしたことを特徴とする発電設備。
2. 前記起動弁ユニット全体をパッケージ内に収容した請求項１に記載の発電設備。
3. 前記起動弁ユニットの減圧弁と、前記減圧弁の下流側に設けたパイロット弁との間に、空気調量手段を設け、前記空気調量手段により内燃機関の始動時間を調整可能にした請求項１又は２に記載の発電設備。
4. 前記空気調量手段として、電気式空気調量弁を設置した請求項３に記載の発電設備。
   

Images