JP2009144580A - 換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機器を収容した特定の室内を簡単な構造で効率良く安定して換気できること。
【解決手段】換気対象である電気機器収容室１１１の温度を検出する温度センサ１２６と、内燃機関１０２の排気経路途中に設けられたエゼクター機構１１０と、エゼクター機構１１０の混合用の吸入口１１０ｂに一端が接続され、他端が電気機器収容室１１１に接続された排気ポート１２２と、排気ポート１２２と、エゼクター機構１１０との間に設けられ、弁の開閉により排気ポート１２２の排気量を調節自在な電動三方弁１３０と、温度センサ１２６により検出された温度に基づいて、電動三方弁１３０の弁の開閉を制御する換気制御部１２５とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、各種機器を収容した室内を換気する換気装置にかかり、特に、コージェネレーション設備が有する内燃機関の排気を有効利用して電気機器等が配置される特定の室内の換気を行うようにした換気装置に関する。

従来、各種機器を収容した室内を換気する装置としては以下のものがある。１．ガスタービンを収容するタービン室内を換気するものであり、ガスタービンの排気を利用したエゼクター機構により、タービン室内を換気するもの（たとえば、下記特許文献１参照。）。２．エンジンの排気を利用したエゼクター機構により、エンジン室内を換気するもの（たとえば、下記特許文献２参照。）。３．電動モータ用の冷却ファンの吸気を利用して、電動モータの制御盤を収容する室内を換気するもの（たとえば、下記特許文献３参照。）などがあった。

特開平１０−１４１０９１号公報 特開平８−２１２３８号公報 特開２００２−２３８２１５号公報

しかしながら、従来の換気は、いずれも他の動力源の動力の状態に連動した強さの吸気により室内の換気を行うものであるため、動力源の動力の状態が変化すると、室内の換気の状態が変化した。この場合、室内の温度が高くても、動力源の回転数が低下すると、吸気力が低下して十分な換気が行えず室内の冷却を行えなくなるおそれがある。動力源が停止した場合には、室内の換気はできなくなる。この室内に制御用の電気機器が収容されている場合には、電気機器の動作に異常を生じて装置全体が異常停止することが考えられる。逆に、動力源の回転数が上昇すると、吸気力が増大して必要以上に換気され室内が必要以上に冷却されるおそれもある。

また、特許文献３の技術では、制御盤内部の排気がモータに流れるため、この排気によりモータの冷却効率を低下させ、モータトリップ等の異常状態を生じさせモータ停止のおそれも有している。

特に、装置が精密な回路を有する電気機器により制御されている場合には、この電気機器を収容する室内を安定した温度（たとえば一定温度範囲内）となるように換気制御する必要があるが、従来はこれが行えなかった。特に、電気機器は、四方が鉄板などで囲まれた状態で装置に組み込まれるものであるため、このような状態で電気機器の組み込み後の室内を安定した温度で効率的に換気できるようにする必要がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、機器を収容した特定の室内を簡単な構造で効率良く安定して換気できる換気装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる換気装置は、換気対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、動力源の排気経路途中に設けられたエゼクター機構と、前記エゼクター機構の混合用の吸入口に一端が接続され、他端が前記空間に接続された排気ポートと、前記排気ポートと、前記エゼクター機構との間に設けられ、弁の開閉により当該排気ポートの排気量を調節自在な電動弁と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記電動弁の弁の開閉を制御する換気制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、この発明の換気装置は、前記換気制御手段は、あらかじめ設定される設定温度に対し、前記温度検出手段により検出された温度が高い場合には、前記電動弁を開く制御を行い、前記温度検出手段により検出された温度が低い場合には、前記電動弁を閉じる制御を行うことを特徴とする。

また、この発明の換気装置は、前記電動弁は、三方弁で構成され、第１弁は前記空間につながる前記排気ポートに接続され、第２弁は前記エゼクター機構に接続され、第３弁は前記空間の外部に位置する他の空間に接続されており、前記換気制御手段は、前記第１弁を閉じるときに前記第３弁を開き、前記第３弁を閉じるときに前記第１弁を開くことを特徴とする。

また、この発明の換気装置は、内燃機関と、発電機と、各部を制御する制御用の電気機器を収容する電気機器収容室と、を収容するパッケージ型の発電装置の筐体を備え、前記空間は、前記電気機器収容室であり、前記他の空間は、前記筐体内の空間であることを特徴とする。

また、この発明の換気装置は、内燃機関と、発電機と、各部を制御する制御用の電気機器を収容する電気機器収容室とが室内に設置され、前記空間は、前記電気機器収容室であり、前記他の空間は、前記室内の空間であることを特徴とする。

この発明によれば、換気対象となる空間は、エゼクター機構の混合用の吸入口に電磁弁を介して接続されており、温度検出手段により検出された温度によって電磁弁が開閉され、空間内が換気される。たとえば、温度が高くなれば、電磁弁が開き、空間がエゼクター機構の吸入口に接続され、空間内の空気がエゼクター機構に吸引され、空間内が換気され温度を下げる。一方、温度が低くなれば、電磁弁が閉じ、空間がエゼクター機構の吸入口から遮断されて、空間内の空気がエゼクター機構に吸引されず、空間内の換気を停止して温度を上げる。

本発明にかかる換気装置によれば、特別なファンを用いることなく、エゼクター機構の吸引力を利用する簡単な構成を利用しつつ対象となる空間の換気を制御でき、空間内の温度を保つことができるようになるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる換気装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１による換気装置を示す側断面図である。実施の形態１では、屋外設置用のパッケージ型の発電装置１００について説明する。筐体１０１底部には、内燃機関１０２が設けられ、この内燃機関１０２の動力軸１０２ａが発電機１０３に接続され、発電機１０３の回転により発電が行われる。

吸気ポート１０５には、フィルタ１０６が設けられ、内燃機関１０２駆動による吸引により吸気口１０５ａから空気が取り入れられ、内燃機関１０２に供給される。吸気口１０５ａは、図示のように、筐体１０１内部に設けることのほかに、筐体１０１外部まで延出させて外気を取り入れる構成にもできる。内燃機関１０２で燃焼後の排気は、排気ポート１０７を介して筐体１０１上部の消音器１０８まで導出され、この後、エゼクター機構１１０の吸入口１１０ａ、排出口１１０ｃを介し、排気口１０７ｂから排気ガスとして排気される。

筐体１０１内部には、内燃機関１０２、発電機１０３その他の設備の動作を制御する制御用の電気機器を収容する電気機器収容室１１１が設けられている。この発明における電気機器収容室１１１は、換気の対象となる空間を構成している。この図では、電気機器収容室１１１は、筐体１０１の上部位置に配置されている。

電気機器収容室１１１に収容される制御用の電気機器の一部としては、電気機器収容室１１１の換気を制御する換気制御部１２５が含まれる。この換気制御部１２５には、電気機器収容室１１１の温度を測定する温度センサ１２６が接続される。温度センサ１２６は、図示のように、筐体１０１内部において電気機器収容室１１１外部の温度を測定すべく電気機器収容室１１１の側面に設けられるほか、電気機器収容室１１１の内部に設けてもよい。

筐体１０１は、一方の側面に吸気口１０１ａが設けられ、他方の側面にファン等の換気設備１２０と排気口１０１ｂが設けられており、換気設備１２０の動作により、吸気口１０１ａから取り入れられた空気が筐体内部１０１を通過し、排気口１０１ｂから排気される。この筐体１０１内部の空気の流れにおいて上流側には比較的発熱しない電気機器収容室１１１および発電機１０３を配置し、下流側には発熱する内燃機関１０２を配置している。

電気機器収容室１１１には、吸気口１０１ａ側の側面に吸気口１１１ａが開口され、他方の側面（筐体１０１内の空気の流れの後部側）には排気ポート１２２の一端が接続されている。排気ポート１２２は、電動三方弁１３０の第１弁１３０ａに接続されている。電動三方弁１３０の第２弁１３０ｂは、ポート１３１を介してエゼクター機構１１０の混合用の吸入口１１０ｂに接続されている。電動三方弁１３０の第３弁１３０ｃは、ポート１３２に接続され、このポート１３２の他端の吸気口１３２ｂは、筐体１０１の上部に向けられている。

電動三方弁１３０は、アクチエータの動作により、第１弁１３０ａ〜第３弁１３０ｃの開口量を調整可能である。第２弁１３０ｂがエゼクター機構１１０の吸入口１１０ｂに接続されているため、エゼクター機構１１０側が排気側となり、第１弁１３０ａおよび第３弁１３０ｃが吸気側となる。

図２は、換気制御部の構成を示すブロック図である。換気制御部１２５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有して構成され、換気制御のための所定のプログラムをＣＰＵが実行することにより、後述する換気制御を行う。この際、あらかじめ設定された設定温度に対する温度センサ１２６が検出した電気機器収容室１１１の温度に基づいて、電動三方弁１３０を動作制御して、電気機器収容室１１１内部の温度を設定温度に収束させる。

図３は、換気制御部が実行する換気制御の処理内容を示すフローチャートである。図３の処理は、内燃機関１０２が燃焼動作を行い、その排気がエゼクター機構１１０を介して排気口１０７ｂから排気ガスとして排気されていることを前提とする。

換気制御部１２５は、まず、温度センサ１２６により電気機器収容室１１１の温度を検出する（ステップＳ３０１）。次に、検出温度があらかじめ設定した設定温度より高温であるか判断する（ステップＳ３０２）。検出温度が設定温度より高温の場合には（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、電動三方弁１３０の電気機器収容室１１１側を開にして（ステップＳ３０３）、１回の処理を終了する。このとき、電動三方弁１３０は、電気機器収容室１１１側の第１弁１３０ａを開き、筐体１０１側の第３弁１３０ｃを閉じる。

ステップＳ３０２において、検出温度が設定温度より高温でない場合には（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、次に、検出温度が設定温度であるか判断する（ステップＳ３０４）。判断の結果、検出温度が設定温度であれば（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、電動三方弁１３０の切り替え状態を変えず、１回の処理を終了する。一方、検出温度が設定温度と異なれば（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、検出温度が設定温度に達していない低温であるため、電動三方弁１３０の筐体１０１側を開にして（ステップＳ３０５）、１回の処理を終了する。このとき、電動三方弁１３０は、第３弁１３０ｃを開き、電気機器収容室１１１側の第１弁１３０ａ側を閉じる。

上記処理を定期的に実行することにより、実行毎の電気機器収容室１１１の温度を検出することができ、電気機器収容室１１１の温度を常に一定な設定温度に保つことができるようになる。

また、上記処理では、電動三方弁１３０の弁の開度を単に開閉する構成として説明したが、設定温度に対して温度センサ１２６が検出した温度との温度差が高いほど開閉の度合いを大きくすることにより、電気機器収容室１１１の室内の温度を短時間で設定温度にすることができるようになる。

図４は、電気機器収容室の室内が高温の場合の空気の流れを示す図である。設定温度に対して、温度センサ１２６が検出した電気機器収容室１１１の温度が高温の場合を示している。換気設備１２０の駆動により筐体１０１の吸気口１０１ａから吸気された空気は、図中矢印に示すように、筐体１０１内部を通過し、電気機器収容室１１１、発電機１０３、内燃機関１０２の部分をそれぞれ通過して排気口１０１ｂから排気される。

この際、上述したように、内燃機関１０２はフィルタ１０６を通過した空気を吸気して燃焼動作を行い、排気ガスを排気ポート１０７、消音器１０８、エゼクター機構１１０を介して排気口１０７ｂから排出させる。この内燃機関１０２によって生じる排気ガスの流路の途中にエゼクター機構１１０が設けられているため、エゼクター機構１１０は、ポート１３１側からこの流量に対応した吸気量の吸気を行う。

そして、電気機器収容室１１１の温度が高温の場合、換気制御部１２５は、電気機器収容室１１１側を開く。すなわち、電動三方弁１３０の第１弁１３０ａを第２弁１３０ｂに接続する弁制御を行う。

これにより、エゼクター機構１１０の吸気力は、電動三方弁１３０から排気ポート１２２を介して電気機器収容室１１１の室内までつながる。これにより、エゼクター機構１１０による吸気力をもとにして電気機器収容室１１１の吸気口１１１ａから空気が積極的に取り込まれる。取り込まれた空気は、図中Ａの流れに沿って電気機器収容室１１１内部の電気機器を冷却した後、排気ポート１２２、電動三方弁１３０を介してエゼクター機構１１０に流れ、最終的には内燃機関１０２の排気ガスとともに排気口１０７ｂから排出される。

このように、電気機器収容室１１１の温度が高温の場合には、電気機器収容室１１１の空気の流路をエゼクター機構１１０に接続させ、エゼクター機構１１０による吸気力を利用して、新たな空気を吸気口１１１ａから積極的に取り込み、電気機器収容室１１１の室内温度を設定温度まで低下させることができるようになる。

次に、図５は、電気機器収容室の室内が低温の場合の空気の流れを示す図である。設定温度に対して、温度センサ１２６が検出した電気機器収容室１１１の温度が低温の場合を示している。換気設備１２０の駆動により筐体１０１の吸気口１０１ａから吸気された空気は、図中矢印に示すように、筐体１０１内部を通過し、電気機器収容室１１１、発電機１０３、内燃機関１０２の部分をそれぞれ通過して排気口１０１ｂから排気される。

また、内燃機関１０２は上記同様に、燃焼動作を行い、排気ガスを排気ポート１０７、消音器１０８、エゼクター機構１１０を介して排気口１０７ｂから排出させる。

そして、電気機器収容室１１１の温度が低温の場合、換気制御部１２５は、筐体１０１側を開く。すなわち、電動三方弁１３０の第３弁１３０ｃを第２弁１３０ｂに接続する弁制御を行う。

これにより、エゼクター機構１１０の吸気力は、電気機器収容室１１１に接続されず、遮断される。したがって、電気機器収容室１１１から取り出される空気流はなく、対応して電気機器収容室１１１の吸気口１１１ａから空気は取り込まれないため、電気機器収容室１１１の室内は空気による冷却が停止される。そして、内燃機関１０２および発電機１０３が発する熱により、電気機器収容室１１１の室内温度を設定温度に向かって上昇させることができる。

電動三方弁１３０は、筐体１０１側が開かれているから、図中矢印Ｂに示すように、筐体１０１の上部の熱気が吸気口１３２ｂから吸気され、電動三方弁１３０を介してエゼクター機構１１０に流れ、最終的には内燃機関１０２の排気ガスとともに排気口１０７ｂから排出される。

このように、電気機器収容室１１１の温度が低温の場合には、電気機器収容室１１１の空気の流路をエゼクター機構１１０から切断させるため、吸気口１１１ａからの空気の取り込みを停止させて、電気機器収容室１１１の室内温度が必要以上に低下することを防止できる。同時に、電気機器収容室１１１の室内温度を設定温度まで上昇させることができるようになる。

以上説明したように、電気機器収容室１１１の室内温度の制御は、ファンを用いたり、ファンの回転数の制御の必要がなく、電動三方弁１３０の切り替えだけで電気機器収容室１１１の室内温度を制御することができるものであるため、簡単な構成で効率的な冷却（および冷却停止）が行えるようになる。

上述した構成では、電動三方弁１３０を設ける構成とすることにより、エゼクター機構１１０に対し、電気機器収容室１１１を接続するか、あるいは筐体１０１内部を接続するかを切り替えて常に一定な流量をエゼクター機構１１０の混合用の吸入口に供給する構成とした。しかし、流量を調整する電動弁はこの電動三方弁に限らない。すなわち、電気機器収容室１１１に対する冷却の制御だけを行う構成の場合には、電気機器収容室１１１とエゼクター機構１１０との間にだけ流量を調整する電磁弁を接続する構成としてもよく、この場合、筐体１０１側のポート１３２、および第３弁１３０ｃを設けない。この場合でも、エゼクター機構１１０側からの吸引力の変化にかかわらず、電気機器収容室１１１を冷却するための空気の流量を制御することができ、電気機器収容室１１１の室内を一定な設定温度に保つことができる。

以上説明した実施の形態１によれば、エゼクター機構１１０を利用して電気機器収容室１１１の室内を冷却することができるとともに、温度センサおよび電磁弁を設けることにより、エゼクター機構１１０に対して電気機器収容室１１１の接続あるいは切断が行えるようになるため、電気機器収容室１１１の室内を積極的に冷却したり、必要以上の冷却を防止して、一定な設定温度に保つことができるようになる。

また、内燃機関１０２の排気口１０７ｂから排出される排気ガスは、エゼクター機構１１０に接続された電気機器収容室１１１からの空気、あるいは筐体１０１内の空気と混合されて排出される。これにより、排気ガスの濃度を希釈して排出でき、排気口１０７ｂ付近における排気ガスの臭気を軽減させることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の換気装置の実施の形態２を説明する。図６は、この発明の実施の形態２による換気装置を示す側断面図である。実施の形態２では、屋内設置用の発電装置６００について説明する。壁６０１や図示しない天井等により区画された室内６０１内には、実施の形態１と同様の各部（内燃機関１０２、発電機１０３、エゼクター機構１１０、電気機器収容室１１１など）が配置されている。

実施の形態１では、電動三方弁１３０の第３弁１３０ｃは、筐体１０１の内部空間に接続されていたが、実施の形態２では、電動三方弁１３０の第３弁１３０ｃは、室内６０１の空間に接続される点が異なる。

実施の形態２においても、換気の対象の空間である電気機器収容室１１１は、この室内６０１内において個別の空間として設けられている。この実施の形態２においても、実施の形態１同様に、電気機器収容室１１１は、電動三方弁１３０を介してエゼクター機構１１０の混合用の吸入口に接続されている。そして、温度変化があると、電動三方弁１３０の開閉が制御され、電気機器収容室１１１がエゼクター機構１１０に接続、あるいは遮断されて電気機器収容室１１１内の温度を設定温度に保つことができるようになる。

以上の実施の形態２のように、この発明は、パッケージ型の発電装置に限らず、室内設置される発電装置にも同様に適用できる。

そして、上記各実施の形態で説明したように、この発明は、電気機器収容室１１１の換気をエゼクター機構１１０による吸引力を用いて行うため、特別なファン等の設置を不要にできる。同時に、電気機器収容室１１１を換気する場合の消費エネルギーの上昇を抑えかつ削減することができるようになる。また、ファンの故障により電気機器収容室１１１内部の温度が異常上昇する等の問題が生じることがなく、電気機器収容室１１１に収容されて装置各部を制御する電気機器を安定動作させることができ、発電設備全体の安定稼働を可能とする。

なお、本実施の形態で説明した機器の換気にかかる方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

以上のように、本発明にかかる換気装置は、密閉された電気機器を収容する空間の換気に有用であり、特に、エゼクター機構と電気機器を収容する室内を備えているコージェネレーションの発電装置等に適している。

この発明の実施の形態１による換気装置を示す側断面図である。 換気制御部の構成を示すブロック図である。 換気制御部が実行する換気制御の処理内容を示すフローチャートである。 電気機器収容室の室内が高温の場合の空気の流れを示す図である。 電気機器収容室の室内が低温の場合の空気の流れを示す図である。 この発明の実施の形態２による換気装置を示す側断面図である。

符号の説明

１００ 発電装置
１０１ 筐体
１０１ａ 吸気口
１０１ｂ 排気口
１０２ 内燃機関
１０３ 発電機
１０５ 吸気ポート
１０５ａ 吸気口
１０６ フィルタ
１０７ 排気ポート
１０７ｂ 排気口
１０８ 消音器
１１０ エゼクター機構
１１１ 電気機器収容室
１１１ａ 吸気口
１２０ 換気設備
１２２ 排気ポート
１２５ 換気制御部
１２６ 温度センサ
１３０ 電動三方弁
６０１ 室内

Claims (5)

1. 換気対象となる空間の温度を検出する温度検出手段と、
   動力源の排気経路途中に設けられたエゼクター機構と、
   前記エゼクター機構の混合用の吸入口に一端が接続され、他端が前記空間に接続された排気ポートと、
   前記排気ポートと、前記エゼクター機構との間に設けられ、弁の開閉により当該排気ポートの排気量を調節自在な電動弁と、
   前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記電動弁の弁の開閉を制御する換気制御手段と、
   を備えることを特徴とする換気装置。
2. 前記換気制御手段は、あらかじめ設定される設定温度に対し、前記温度検出手段により検出された温度が高い場合には、前記電動弁を開く制御を行い、前記温度検出手段により検出された温度が低い場合には、前記電動弁を閉じる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
3. 前記電動弁は、三方弁で構成され、第１弁は前記空間につながる前記排気ポートに接続され、第２弁は前記エゼクター機構に接続され、第３弁は前記空間の外部に位置する他の空間に接続されており、
   前記換気制御手段は、前記第１弁を閉じるときに前記第３弁を開き、前記第３弁を閉じるときに前記第１弁を開くことを特徴とする請求項１または２に記載の換気装置。
4. 内燃機関と、発電機と、各部を制御する制御用の電気機器を収容する電気機器収容室と、を収容するパッケージ型の発電装置の筐体を備え、
   前記空間は、前記電気機器収容室であり、
   前記他の空間は、前記筐体内の空間であることを特徴とする請求項３に記載の換気装置。
5. 内燃機関と、発電機と、各部を制御する制御用の電気機器を収容する電気機器収容室とが室内に設置され、
   前記空間は、前記電気機器収容室であり、
   前記他の空間は、前記室内の空間であることを特徴とする請求項３に記載の換気装置。

Images