JP2005098264A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力の消費状況に対応して内燃機関の出力を調節しても、冷温水機が問題なく冷水や温水を生成することができる発電装置を提供する。
【解決手段】 内燃機関１０１から冷温水機まで流動される冷却液を加熱する冷媒加熱ヒータ１２１と、内燃機関１０１の出力調節に対応して冷媒加熱ヒータ１２１の加熱動作を調節する加熱調節手段を設け、発電機で生成された電力の消費状況に対応して内燃機関１０１の出力を調節するとき、その出力調節に対応して冷媒加熱ヒータ１２１による冷却液の加熱動作も調節する。消費電力の低減に対応して内燃機関１０１の出力を低下させても、その冷却液の温度低下を補償することができるので、例えば、建物の消費電力が低下したときでも空調や給湯を影響なく実行することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電機を内燃機関で駆動する発電装置に関し、特に、内燃機関が冷却液で冷却される発電装置に関する。

現在、各種の施設では電力会社から商用電力を購入して利用しているが、多量の電力を消費する施設では、専用の発電装置で電力を生成した方が安価な場合もあるため、内燃機関で発電機を駆動することで電力を生成する発電装置が実用化されている。

このような発電装置は、例えば、内燃機関、発電機、ラジエタユニット、冷却配管、送風機構、冷温水機、防音ハウジング、等を有している。内燃機関は、例えば、冷却液で冷却されるディーゼルエンジンからなり、発電機を駆動する。その内燃機関には冷却配管でラジエタユニットが連結されており、このラジエタユニットが冷却液を放熱する。

送風機構は送風ファンと電動機からなり、電動機で送風ファンを駆動してラジエタユニットに大気を送風する。冷温水機は、冷却配管の内燃機関からラジエタユニットまで冷却液が流動される位置に配置されており、冷却液の熱エネルギを利用して冷水と温水との少なくとも一方を生成する。なお、上述のような各部は、防音ハウジングの内部に配置されており、防音ハウジングは、内燃機関などの可動機構の騒音を軽減する。

上述のような発電装置は、例えば、ビルディングなどの建物の屋上に設置され、内燃機関により発電機を駆動することで電力を生成し、その電力を建物に供給する。同時に、必然的に内燃機関が発生する熱エネルギを利用して冷水や温水を生成するので、その冷水や温水は建物の空調や給湯に利用される。

上述のように発電装置は燃料を消費して電力と冷温水とを生成するが、そのランニングコストは商用電源から供給される電力を利用した場合より低いので、経費を削減することができる。

なお、冷温水機で回収できない冷却液の熱エネルギはラジエタユニットで放熱するので、内燃機関がオーバーヒートすることもない。特に、ラジエタユニットに送風機構で大気を送風するので、その冷却効率も良好である。

また、可動する内燃機関と発電機と送風機構とは必然的に騒音を発生するが、各部は防音ハウジングの内部に配置されているので、周囲に過剰な騒音を及ぼすこともない(例えば、特許文献１参照)。
特開２００２−２４２７６０号

上述のような発電装置で生成する電力は、設置されている建物などで消費されるが、その消費電力は常時一定ではない。このため、現在の発電装置では、電力の消費状況を検出し、その消費状況に対応して内燃機関の出力を調節することで、発電機の発電量を調整している。

しかし、このように消費電力の低減に対応して内燃機関の出力を低下させると、必然的に冷却液の温度も低下する。すると、冷温水機で充分な温度や容量の冷水や温水を生成できなくなるので、建物での空調や給湯に支障をきたすことになる。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、電力の消費状況に対応して内燃機関の出力を調節しても、冷温水機が問題なく冷水や温水を生成することができる発電装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の発電装置は、内燃機関、発電機、冷温水機、冷媒加熱ヒータ、消費検出手段、出力調節手段、加熱調節手段、を有している。内燃機関は、冷却液で冷却され、発電機は、内燃機関に駆動されて電力を生成する。冷温水機は、内燃機関から流出される冷却液の熱エネルギを利用して温水と冷水との少なくとも一方を生成し、冷媒加熱ヒータは、内燃機関から冷温水機まで流動される冷却液を加熱する。消費検出手段は、発電機で生成された電力の消費状況を検出し、出力調節手段は、検出された消費状況に対応して内燃機関の出力を調節する。加熱調節手段は、出力調節手段による出力調節に対応して冷媒加熱ヒータの加熱動作を調節するので、消費電力の低減に対応して内燃機関の出力を低下させても、その冷却液の温度低下が補償される。また、加熱調整手段による調節は出力調節手段による出力調整に対応して実行されるので、冷却液の温度を検出するような必要がない。

本発明の第２の発電装置は、内燃機関、発電機、冷温水機、冷媒加熱ヒータ、消費検出手段、出力調節手段、液温検出センサ、加熱調節手段、を有している。液温検出センサは、内燃機関から冷温水機まで流動される冷却液の温度を検出し、加熱調節手段は、液温検出センサの検出温度に対応して冷媒加熱ヒータの加熱動作を調節するので、消費電力の低減に対応して内燃機関の出力を低下させても、その冷却液の温度低下が補償される。また、加熱調整手段による調節は温度検出センサによる検出温度に対応して実行されるので、冷却液の温度が確実に維持される。

なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより付与されたデータ処理装置、コンピュータプログラムによりデータ処理装置に実現された所定の機能、これらの組み合わせ、等として実現することができる。

また、本発明で云う各種手段は、かならずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の手段が１個の部材として形成されていること、ある手段が他の手段の一部であること、ある手段の一部と他の手段の一部とが重複していること、等も可能である。

さらに、本発明では前後左右上下の方向を言及しているが、これは方向の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定したものであり、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

本発明の第１の発電装置では、発電機で生成された電力の消費状況に対応して内燃機関の出力を調節するが、その出力調節に対応して冷却液の加熱動作を調節することにより、消費電力の低減に対応して内燃機関の出力を低下させても、その冷却液の温度低下を補償することができるので、例えば、建物の消費電力が低下したときでも空調や給湯を影響なく実行することができ、しかも、冷却液の加熱調節を内燃機関の出力調整に対応して実行するので、冷却液の温度を検出などしなくとも冷却液の温度を調整することができる。

本発明の第２の発電装置では、内燃機関から冷温水機まで流動される冷却液の温度を検出し、その検出温度に対応して冷却液の加熱動作を調節することにより、消費電力の低減に対応して内燃機関の出力を低下させても、その冷却液の温度低下を補償することができるので、例えば、建物の消費電力が低下したときでも空調や給湯を影響なく実行することができ、しかも、冷却液の加熱調節を冷却液の検出温度に対応して実行するので、冷却液の温度を確実に維持することができる。

［実施の形態の構成］
本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。本形態の発電装置１００は、図１に示すように、内燃機関として水冷ディーゼルエンジン１０１を有しており、この水冷ディーゼルエンジン１０１の駆動軸１０２に発電機１０３が連結されている。

また、水冷ディーゼルエンジン１０１の排気口(図示せず)には二連の消音器１０４が連結されており、この消音器１０４と水冷ディーゼルエンジン１０１と発電機１０３とは、直方体状の防音ハウジング１０６の内部に配置されている。

図１および図２に示すように、この防音ハウジング１０６の後部の上方には吸気口１０７が形成されており、両側部の前側上方には排気口１０８が形成されている。図１に示すように、防音ハウジング１０６の内部には内部隔壁１０９が形成されており、この内部隔壁１０９には上下方向に連通する通風口１１０が形成されている。

このため、吸気口１０７から排気口１０８まで発電機１０３と水冷ディーゼルエンジン１０１との位置を介して連通する通風路が形成されており、この通風路に位置する通風口１１０に、送風ファンと電動機(ともに図示せず)からなる機関冷却機構である第一送風機構１１１が配置されている。

また、本形態の発電装置１００では、防音ハウジング１０６の前部下方の両側に吸気口１１６が形成されており、上部前方に排気口１１７が形成されている。そして、これら吸気／排気口１１６，１１７と対向する防音ハウジング１０６の前方内部には、ラジエタユニット１１４とラジエタ冷却機構である第２送風機構１１５とが配置されている。

このラジエタユニット１１４は、横長の直方体状に形成されており、防音ハウジング１０６の前面に平行に対向するように配置されている。第２送風機構１１５は、正面形状が正方形状に形成されており、ラジエタユニット１１４の後面に２個が並列に配置されている。

また、防音ハウジング１０６の吸気口１０７，１１６および排気口１０８，１１７には、実際には鎧戸(図示せず)が装着されており、雨や雪の浸入が防止されている。水冷ディーゼルエンジン１０１とラジエタユニット１１４とは一対の冷却配管１１９で連結されており、この冷却配管１１９で冷却液(図示せず)が水冷ディーゼルエンジン１０１とラジエタユニット１１４とに循環される。

ただし、水冷ディーゼルエンジン１０１からラジエタユニット１１４まで冷却液を流動させる冷却配管１１９は、冷媒加熱ヒータ１２１と冷温水機１２２とに順番に配管されており、この冷温水機１２２には、給水管１２３と排水管１２４も配管されている。

冷媒加熱ヒータ１２１は、水冷ディーゼルエンジン１０１から冷温水機１２２まで流動される冷却液を加熱し、冷温水機１１２は、冷却液の熱エネルギを利用して温水と冷水とを切換自在に生成する。給水管１２３は外部から冷温水機１１２に水道水を供給し、排水管１２４は冷温水機１２２から排出される温水や冷水を給湯設備や空調設備(ともに図示せず)に供給する。

なお、防音ハウジング１０６の後面には集中管理ユニット１２１が装着されており、この集中管理ユニット１２１には、操作パネル、統合制御回路、消費検出手段である消費検出回路、出力調節手段である出力調節回路、加熱調節手段である加熱調節回路、等が設けられている(図示せず)。操作パネルは、各種データが入力操作され、統合制御回路は、操作パネルの入力データなどに対応して各部の動作を統合制御する。

消費検出回路は、発電機１０３で生成された電力の消費状況を検出し、出力調節回路は、検出された消費状況に対応して水冷ディーゼルエンジン１０１の出力を調節し、加熱調節回路は、出力調節回路による出力調節に対応して冷媒加熱ヒータ１２１の加熱動作を調節する。

［実施の形態の動作］
上述のような構成において、本実施の形態の発電装置１００では、燃料(図示せず)を燃焼させて動作する水冷ディーゼルエンジン１０１が発電機１０３を駆動するので、この発電機１０３が電力を発生する。また、水冷ディーゼルエンジン１０１は冷却液で冷却されるので、これで加熱された冷却液の熱エネルギにより冷温水機１２２が冷水や温水を生成する。

上述のように発電装置１００が発生する電力は、例えば、建物の照明などに利用され、発電装置１００が発生する冷水や温水は、例えば、建物の空調や給湯などに利用される。さらに、冷温水機１２２で回収されなかった冷却液の熱エネルギは、第２送風機構１１５が空冷しているラジエタユニット１１４により大気に放熱され、同時に、第一送風機構１１１により発電機１０３と水冷ディーゼルエンジン１０１とが空冷される。

また、本形態の発電装置１００では、上述のように生成した電力を建物に供給するとき、図２に示すように、その電力の消費状況を消費検出回路で検出し(ステップＳ１，Ｓ４)、その検出された消費状況に対応して出力調節回路により水冷ディーゼルエンジン１０１の出力を調節する(ステップＳ２，Ｓ５)。このため、電力は過不足なく建物に供給され、無用な燃料の消費も防止することができる。

さらに、上述のように水冷ディーゼルエンジン１０１の出力を調節するとき、その出力調節に対応して冷媒加熱ヒータ１２１の加熱動作も調節する(ステップＳ３，Ｓ６)。このため、消費電力の低減に対応して水冷ディーゼルエンジン１０１の出力を低下させても、その冷却液の温度は一定に維持されるので、冷温水機１２２による冷水や温水の生成能力も一定に維持される。

なお、上述のような冷媒加熱ヒータ１２１の加熱温度の調節は、例えば、冷媒加熱ヒータ１２１の発熱温度を制御することや、冷媒加熱ヒータ１２１のオン／オフを制御することなどで実行される。

［実施の形態の効果］
本実施の形態の発電装置１００では、上述のように発電機１０３で生成された電力の消費状況に対応して水冷ディーゼルエンジン１０１の出力を調節するが、その出力調節に対応して冷却液の加熱動作も調節する。このため、消費電力の低減に対応して水冷ディーゼルエンジン１０１の出力を低下させても、その冷却液の温度低下を補償することができるので、例えば、建物の消費電力が低下したときでも空調や給湯を影響なく実行することができる。

しかも、本形態の発電装置１００では、冷媒加熱ヒータ１２１による冷却液の加熱調節を水冷ディーゼルエンジン１０１の出力調整に対応して実行するので、冷却液の温度を検出などしなくとも、簡単な構造で確実に冷却液の温度を調整することができる。

さらに、本形態の発電装置１００は、水冷ディーゼルエンジン１０１、発電機１０３、冷媒加熱ヒータ１２１、冷温水機１２２、等の各部が１個の防音ハウジング１０６に内蔵されているので、その構造が簡単で装置全体が小型軽量化されている。

しかも、本形態の発電装置１００では、水冷ディーゼルエンジン１０１で加熱された冷却液の熱エネルギを冷温水機１２２で利用し、残存した熱エネルギはラジエタユニット１１４で放出するので、従来は冷却配管１１９に装着されていた熱交換機が排除されており、装置全体が小型軽量化されている。

［実施の形態の変形例］
本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では冷媒加熱ヒータ１２１による冷却液の加熱調節を水冷ディーゼルエンジン１０１の出力調整に対応して実行することを例示した。

しかし、専用の液温検出センサ(図示せず)で水冷ディーゼルエンジン１０１から冷温水機１２２まで流動される冷却液の温度を検出し、その検出温度に対応して冷媒加熱ヒータ１２１の加熱動作を調節することも可能である。この場合、冷媒加熱ヒータ１２１による冷却液の加熱調節が、冷却液の検出温度に対応して実行されるので、冷却液の温度を確実に一定に維持することができる。

また、上記形態では発電装置１００の構成要素の全部が１個の防音ハウジング１０６に内蔵されていることを例示したが、この防音ハウジング１０６を複数として内蔵する構成要素を配分することも可能である。

例えば、第１防音ハウジングと第２防音ハウジングとを別個に形成し、第１防音ハウジングには、水冷ディーゼルエンジン１０１、発電機１０３、第１送風機構１１１、等を内蔵し、第２防音ハウジングには、ラジエタユニット１１４、第２送風機構１１５、冷温水機１２２等を内蔵することが可能である(図示せず)。

この場合、防音ハウジング１０６が１個の場合に比較して全体の占有面積は多少は増大するが、第１防音ハウジングと第２防音ハウジングとを自由にレイアウトすることができるので、発電装置を建物の屋上などに無理なく設置することが可能となる。

さらに、上述のような発電装置１００では、水冷ディーゼルエンジン１０１と第２送風機構１１５との騒音が支配的であるが、その水冷ディーゼルエンジン１０１と第２送風機構１１５とは騒音の音量や周波数帯が相違する。そこで、水冷ディーゼルエンジン１０１と第２送風機構１１５とを各々に特化した防音構造の別個の防音ハウジングに内蔵すれば、製造コストを無為に上昇させることなく防音性能を向上させることが可能である。

本発明の実施の一形態の発電装置の内部構造を示す模式的な縦断側面図である。 発電装置の動作制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 発電装置
１０１ 内燃機関である水冷ディーゼルエンジン
１０３ 発電機
１０６ 防音ハウジング
１１１ 機関冷却機構である第１送風機構
１１４ ラジエタユニット
１１５ ラジエタ冷却機構である第２送風機構
１２２ 冷温水機

Claims (6)

1. 冷却液で冷却される内燃機関と、
   この内燃機関で駆動されて電力を生成する発電機と、
   前記内燃機関から流出される前記冷却液の熱エネルギを利用して温水と冷水との少なくとも一方を生成する冷温水機と、
   前記内燃機関から前記冷温水機まで流動される前記冷却液を加熱する冷媒加熱ヒータと、
   前記発電機で生成された電力の消費状況を検出する消費検出手段と、
   検出された前記消費状況に対応して前記内燃機関の出力を調節する出力調節手段と、
   前記出力調節手段による出力調節に対応して前記冷媒加熱ヒータの加熱動作を調節する加熱調節手段と、
   を有している発電装置。
2. 冷却液で冷却される内燃機関と、
   この内燃機関で駆動されて電力を生成する発電機と、
   前記冷却液を放熱するラジエタユニットと、
   前記内燃機関から流出される前記冷却液の熱エネルギを利用して温水と冷水との少なくとも一方を生成する冷温水機と、
   前記内燃機関から前記冷温水機まで流動される前記冷却液を加熱する冷媒加熱ヒータと、
   前記発電機で生成された電力の消費状況を検出する消費検出手段と、
   検出された前記消費状況に対応して前記内燃機関の出力を調節する出力調節手段と、
   前記内燃機関から前記冷温水機まで流動される前記冷却液の温度を検出する液温検出センサと、
   前記液温検出センサの検出温度に対応して前記冷媒加熱ヒータの加熱動作を調節する加熱調節手段と、
   を有している発電装置。
3. 少なくとも前記内燃機関と前記発電機と前記冷媒加熱ヒータと前記冷温水機とが１個の防音ハウジングに内蔵されている請求項１または２に記載の発電装置。
4. 前記内燃機関と前記発電機とを空冷する機関冷却機構と、
   前記冷却液を放熱するラジエタユニットと、
   このラジエタユニットを空冷するラジエタ冷却機構と、
   前記内燃機関と前記発電機と前記機関冷却機構とが内蔵されている第１防音ハウジングと、
   この第１防音ハウジングから独立していて前記ラジエタユニットと前記ラジエタ冷却機構と前記冷温水機とが内蔵されている第２防音ハウジングと、
   も有している請求項１または２に記載の発電装置。
5. 請求項１に記載の発電装置の動作制御方法であって、
   前記発電機で生成された電力の消費状況を前記消費検出手段で検出し、
   検出された前記消費状況に対応して前記内燃機関の出力を前記出力調節手段で調節し、
   前記出力調節手段による出力調節に対応して前記冷媒加熱ヒータの加熱動作を前記加熱調節手段で調節する動作制御方法。
6. 請求項２に記載の発電装置の動作制御方法であって、
   前記発電機で生成された電力の消費状況を前記消費検出手段で検出し、
   検出された前記消費状況に対応して前記内燃機関の出力を前記出力調節手段で調節し、
   前記内燃機関から前記冷温水機まで流動される前記冷却液の温度を前記液温検出センサで検出し、
   前記液温検出センサの検出温度に対応して前記冷媒加熱ヒータの加熱動作を前記加熱調節手段で調節する動作制御方法。

Images