JP2008050985A - エンジン発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】火災が原因でエンジン発電装置の周囲温度が上昇した場合でも、可能な限りエンジンを運転状態に保ち、消火栓ポンプ等の消防負荷への送電時間を延長することができるエンジン発電装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１１と、該エンジンで駆動される発電機１２と、前記エンジンの運転状態を確認して故障発生時に前記エンジンを停止させる保護回路を有する制御手段（制御装置１３）と備え、発電した電力の少なくとも一部が消防負荷に供給されるエンジン発電装置において、前記制御手段は、火災が発生したときの火災信号を受信する火災信号受信部２１と、該火災信号受信部が前記火災信号を受信したときに前記保護回路を非作動状態とする保護回路解除信号を出力する保護回路解除信号発生部とを有しており、火災発生時には保護回路を非作動状態にして故障が発生しても運転を継続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン発電装置に関し、詳しくは、停電時に自動的に運転を開始して送電を行うエンジン発電装置であって、特に、発電した電力を消火栓ポンプ等の消防負荷に供給するエンジン発電装置に関する。

停電時に自動的に始動して電力を供給する非常用のエンジン発電装置は、一般的に水冷式のディーゼルエンジンやガスタービンエンジン等で発電機を駆動し、発電機で所定電圧、所定周波数の電力を発生させている。このような非常用のエンジン発電装置には、一般のエンジン発電装置と同様に、出力電圧を一定に保つための自動電圧調整器、出力周波数を一定に保つための調速装置、エンジンの過回転、油圧、冷却水温等を監視してこれらが異常を示したときに故障発生と判断してエンジンを停止させる保護回路等と共に、停電の発生や復旧を監視する停電監視回路等を有する制御手段（制御装置）が設けられている。

また、ディーゼルエンジン等の冷却には水冷方式が一般に用いられており、通常のエンジン発電装置では、周囲温度が４０℃以下のときにエンジン発熱量とラジエータ放熱量とがバランスし、冷却水温が９０℃程度の一定温度になるように設定されている。

非常用として建築物に設置されるエンジン発電装置は、一般の停電の場合には照明やコンセント等に電源供給を行っているが、火災発生時には、消火栓ポンプ等の消防負荷に電源供給を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２０８７９号公報

火災による停電でエンジン発電装置が運転しているとき、火災時の熱でエンジン発電装置の周囲温度が４０℃を超えると、ラジエータで冷却水を十分に冷却できなくなって冷却水温が上昇し、冷却水温の異常上昇を検出した制御装置の保護回路が作動してエンジンを自動的に停止させる。

この保護回路によるエンジン停止は、エンジン発電装置のエンジンを焼き付きから保護する上で重要なことではあるが、火災時の消火活動中にエンジンが停止すると、消火栓ポンプ等の消防負荷への送電が停止してしまうため、消火活動に支障が発生し、結果的に火災による被害が拡大するおそれがある。すなわち、エンジン発電装置を保護するために、火災の被害が拡大してしまうというおそれがある。

そこで本発明は、火災が原因でエンジン発電装置の周囲温度が上昇した場合でも、可能な限りエンジンを運転状態に保ち、消火栓ポンプ等の消防負荷への送電時間を延長することができるエンジン発電装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のエンジン発電装置は、エンジンと、該エンジンで駆動される発電機と、前記エンジンの運転状態を監視して故障発生時に前記エンジンを停止させる保護回路を含む制御手段と備え、発電した電力の少なくとも一部が消防負荷に供給されるエンジン発電装置において、前記制御手段は、火災が発生したときの火災信号を受信する火災信号受信部と、該火災信号受信部が前記火災信号を受信したときに前記保護回路を非作動状態とする保護回路解除信号を出力する保護回路解除信号発生部とを有していることを特徴としている。

また、本発明のエンジン発電装置は、前記火災信号が火災報知器の作動又は消火栓ポンプ等の消防負荷の作動を検知した火災監視装置から出力されること、あるいは、エンジン発電装置に設けられた火災発生スイッチの投入によって出力されること、さらに、前記制御手段が前記保護回路解除信号によって前記保護回路が非作動状態のときに、前記エンジンを停止させる非常停止スイッチを備えていることを特徴としている。

本発明のエンジン発電装置によれば、火災発生時には保護回路を作動させないようにしたので、火災によって周囲温度が上昇し、冷却水温度が通常時には保護回路が作動する温度まで上昇した場合でも、エンジンを停止させることなく発電を継続させ、消火栓ポンプ等の消防負荷への送電時間を延長することができる。

図１は本発明のエンジン発電装置の一形態例を示すブロック図、図２は制御手順の動作手順の一例を示すフローチャートである。

本形態例に示すエンジン発電装置は、水冷式のディーゼルエンジン１１と、該エンジン１１で駆動される発電機１２と、エンジン１１及び発電機１２を制御する制御手段として、マイコン式やシーケンサ式の制御装置１３とを備えている。

エンジン１１は、制御装置からの運転指令を受けて運転あるいは停止するものであって、エンジン各部には、エンジンの運転状態を監視するための油圧センサ１４、水温センサ１５、回転速度センサ１６が設けられている。各センサ１４，１５，１６の検出値は制御装置１３に取り込まれ、エンジン回転数をあらかじめ設定された回転数に保つとともに、油圧の低下や冷却水温の上昇等の故障が発生すると、保護回路が作動してエンジン１１を自動的に停止させる。

また、発電機１２には、出力電圧及び出力電流を検出する電圧センサ１７及び電流センサ１８が設けられており、両センサで検出した電圧及び電流に基づいて制御装置１３から界磁電流調整信号を発電機１２に出力することにより、出力電圧をあらかじめ設定された電圧に維持するようにするとともに、過電圧を検出したときには保護回路が作動してエンジン１１を自動的に停止させる。この発電機で発生した電力は、制御装置１３からの開閉指令で遮断器１９が投入されることにより、出力端子を介して各種負荷に送電される。

さらに、制御装置１３には、停電検出器からの停電信号、即ちエンジン発電装置の運転信号を受信する停電信号受信部２０と、火災検知器からの火災信号として保護回路解除信号を受信する火災信号受信部２１と、非常時に人為的にエンジン発電装置を停止させる非常停止スイッチ２２とが設けられている。エンジン１１は、これらの各種信号、検出値に基づいて制御装置１３が出力する運転指令２３によって作動する。また、故障が発生した際には、制御装置１３内に組み込まれている保護回路が作動して自動的にエンジンを停止させ、火災発生の際には、同じく制御装置１３内に組み込まれている保護回路解除信号発生部が作動して保護回路を非作動状態にする。

すなわち、この非常用のエンジン発電装置は、停電信号受信部２０が停電信号を受信したときにエンジン１１を自動的に始動して発電を行い、火災信号受信部２１が保護回路解除信号を受信していないときには保護回路が作動してエンジン１１や発電機１２に故障が発生した場合には、制御装置１３の保護回路が作動してエンジン１１を自動的に停止させてエンジン発電装置を保護する。そして、停電信号受信部２０が停電信号を受信し、同時に火災信号受信部２１が保護回路解除信号を受信した場合は、保護回路解除信号の受信によって保護回路解除信号発生部が作動し、制御装置１３の保護回路が非作動状態となり、エンジン１１や発電機１２に故障が発生してもエンジン１１を停止させることなく送電を継続するように形成されている。

次に、このように形成したエンジン発電装置の運転状態を図２に基づいて説明する。まず、ステップＳ１の待機中の状態からステップＳ２に進み、停電信号受信部２０からの停電信号の有無を判断する。停電信号が無ければステップＳ３に進んでエンジン発電装置が運転中か否かを判断し、運転中でなければ停電信号を検出する前記ステップＳ２に戻る。停電が発生していない正常な状態のときにはこのステップＳ２とステップＳ３とを繰り返す。

ステップＳ２で停電信号を受信したことが確認されると、ステップＳ４に進んでエンジン発電装置が運転中か否かを判断し、運転中でなければ、ステップＳ５の停電確認を行うためにステップＳ６に進んで停電信号の有無を再度確認する。ここで停電信号が無くなっていれば、前記ステップＳ２に戻る。

また、ステップＳ６で停電信号が確認されたら、ステップＳ７で火災信号受信部２１からの保護回路解除信号（火災信号）の有無を判断する。ここで火災が発生していない一般の停電の場合は、保護回路解除信号を受信していないので、ステップＳ８で保護回路を形成してから、ステップＳ９でエンジンを始動する。そして、ステップＳ１０で所定の電圧が確立した後、ステップＳ１１で遮断器を投入することにより、ステップＳ１２で送電を開始する。

エンジン発電装置が運転状態になると、前記ステップＳ２での停電信号の有無確認を継続し、ステップＳ４で運転中であると判断した場合は、ステップＳ１３で故障発生を監視し、故障が発生していないときにはステップＳ２に戻る。したがって、正常運転中は、このステップＳ２、ステップＳ４及びステップＳ１３が繰り返される。

運転中にステップＳ１３でオーバーヒート等の故障の発生が検出されたときには、ステップＳ１４で保護回路形成中か否かを確認し、前記ステップＳ８で保護回路が形成されていれば、ステップＳ１５に進んでエンジンを停止させるとともに遮断器を開放する。故障の発生によってエンジンが停止した場合は、操作員による故障の復旧、保護回路の解除が行われたときにステップＳ１６からステップＳ２に戻り、停電が復旧していれば、ステップＳ２からステップＳ３に進み、停電中ならばステップＳ２からステップＳ４に進む。

したがって、保護回路が形成された通常運転時は、例えば冷却水ポンプの故障等で冷却水温度があらかじめ設定された温度以上、例えば１００℃に上昇すると、保護回路の作動によってエンジン１１を自動的に停止させ、エンジン１１が焼き付くことを防止するが、同時に発電機１２も止まるため、照明やコンセント等への送電も停止することになる。

一方、前記ステップＳ７で火災信号受信部２１からの保護回路解除信号の受信を確認した場合は、ステップＳ８の保護回路形成ステップを行わずに、ステップＳ７からステップＳ９に進んでエンジンを始動する。このようにして保護回路を形成せずに運転を行った場合、運転中に前記ステップＳ１３でオーバーヒート等の故障の発生が検出されたとしても、ステップＳ１４で保護回路形成中ではないこと、即ち保護回路が非作動状態であると判断されるので、故障が発生してもエンジンを停止させることなくステップＳ２に戻ってエンジンの運転をそのまま継続する。

例えば、火災発生時に、エンジン発電装置の周囲温度が、４０℃を超えてラジエータでエンジン冷却水を十分に冷却できなくなり、冷却水温度があらかじめ設定された温度以上、例えば１００℃に上昇すると、保護回路が形成されていればオーバーヒートを防止するためにエンジンを自動的に停止させるが、保護回路が形成されていなければ、冷却水温度が１００℃を超えてもエンジンを停止させずに運転を継続する。

したがって、制御装置１３は、火災発生時に火災報知器の作動や消火栓ポンプ等の消防負荷の作動等を検知した火災監視装置から出力される保護回路解除信号を受信したときには、保護回路解除信号を出力して保護回路を非作動状態とし、オーバーヒートや油圧の低下等の故障を検出してもエンジン１１を停止させずに送電を継続する。これにより、消火栓ポンプ等の消防負荷への送電が継続され、消火活動等を支援して被害の拡大を防ぐことができる。

この場合、保護回路が作動しないためにディーゼルエンジン１１が破損して使用不能な状態になることがあるが、消火栓からの送水が停止して被害が拡大したときの損害に比べれば小さな損害だといえる。なお、このような保護回路の非作動状態の運転中であっても、前記非常停止スイッチ２２を操作することにより、エンジン１１を人為的に停止させることができ、制御装置１３の暴走等のエンジン発電装置自体の異常に対応できるようにしている。

前記ステップＳ２で停電信号が無くなったと判断したときには、保護回路の状態に関係なく運転中であるからステップＳ３からステップＳ１７に進んで復電確認を行うために、ステップＳ１８で再度停電信号の有無を確認する。ここで停電であると判断した場合はステップＳ２に戻るが、停電信号が無いことを再度確認すると、ステップＳ１９に進んで遮断器を開放して送電を停止した後、ステップＳ２０でエンジン１１を暫く冷気運転してから、ステップＳ２１でエンジン１１を停止させるとともに保護回路を解除状態とする。

これらの動作手順を要約すれば、一般的な停電時は、エンジン１１や発電機１２に故障が発生した際には保護回路を作動させてエンジン１１を停止させることによりエンジン発電装置を保護し、火災発生時は、エンジン１１や発電機１２に故障が発生したとしても保護回路を作動させずにエンジン１１を継続して運転し、発電機１２から消防負荷への電力供給を継続することとなる。

また、上記手順を制御装置１３に組み込んだプログラム上で火災発生時の保護回路非作動を実行できるように形成することにより、制御装置１３の停電信号受信部２０と並列に火災信号受信部２１及び簡単な配線を追加するだけでよく、別の機器を使用した場合に比べて低コストで容易に形成することができる。

なお、本形態例では、火災発生時の火災信号を外部から受信する例を挙げたが、エンジン発電装置に火災信号を発生させる火災発生スイッチを設けておき、このスイッチを投入することで保護回路を非作動状態にすることもできる。また、火災以外で、例えば長時間の手術を行う際に、あらかじめ火災信号を受信した状態と同じ状態、例えば火災発生スイッチを投入した状態にしておくことにより、手術中に停電が発生しても長時間の送電が可能となる。

また、図２の手順では、エンジン始動前に保護回路解除信号の有無を確認して保護回路を形成しないようにしているが、保護回路形成した運転中にも保護回路解除信号の有無を確認し、形成されている保護回路を解除させて非作動状態にすることもできる。

本発明のエンジン発電装置の一形態例を示すブロック図である。 制御手順の動作手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１１…ディーゼルエンジン、１２…発電機、１３…制御装置、１４…油圧センサ、１５…水温センサ、１６…回転速度センサ、１７…電圧センサ、１８…電流センサ、１９…遮断器、２０…停電信号受信部、２１…火災信号受信部、２２…非常停止スイッチ、２３…運転信号

Claims (4)

1. エンジンと、該エンジンで駆動される発電機と、前記エンジンの運転状態を監視して故障発生時に前記エンジンを停止させる保護回路を含む制御手段と備え、発電した電力の少なくとも一部が消防負荷に供給されるエンジン発電装置において、前記制御手段は、火災が発生したときの火災信号を受信する火災信号受信部と、該火災信号受信部が前記火災信号を受信したときに前記保護回路を非作動状態とする保護回路解除信号を出力する保護回路解除信号発生部とを有していることを特徴とするエンジン発電装置。
2. 前記火災信号は、火災報知器の作動又は消防負荷の作動を検知した火災監視装置から出力されることを特徴とする請求項１記載のエンジン発電装置。
3. 前記火災信号は、エンジン発電装置に設けられた火災発生スイッチの投入によって出力されることを特徴とする請求項１記載のエンジン発電装置。
4. 前記制御手段は、前記保護回路解除信号によって前記保護回路が非作動状態のときに、前記エンジンを停止させる非常停止スイッチを備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のエンジン発電装置。

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