JP2020108318A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータケースにおける放熱をより効率的に行うことができる発電装置を提供する。【解決手段】エンジン４の駆動により発電を行うオルタネータ５と、前記オルタネータ５のインバータ回路が内蔵されたインバータケース６と、前記エンジン４に供給する燃料を貯留する燃料タンク３と、少なくとも前記エンジン４、前記オルタネータ５および前記インバータケース６を収容するケーシング２とを備え、前記インバータケース６および前記燃料タンク３は、前記ケーシング２より熱伝導率の高い材料で形成され、前記インバータケース６は、前記燃料タンク３に接触して配置されている構成とした。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンなどをケーシングの内部に収容した防音型の発電装置に関する。

発電装置として、エンジンなどをケーシングの内部に収容した防音型の発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
発電装置は、一般に、エンジンの駆動により発電を行うオルタネータと、オルタネータのインバータ回路が内蔵されたインバータケースと、エンジンに供給する燃料を貯留する燃料タンクとを備える。
防音型の発電装置は、これらエンジンなどのすべての構成をケーシングの内部に収容し、発電時の音をケーシングの外部に伝わりにくくしている。

また、防音型の発電装置では、熱源となるエンジンおよびオルタネータとともに、インバータケースがケーシングの内部に収容されているため、発電時には、エンジンなどの熱で、インバータケースおよびそれに内蔵されたインバータ回路の温度が高くなる。インバータ回路は、温度が高くなるほど、その電気抵抗値が高くなる。
そこで、防音型の発電装置では、インバータケースの表面に放熱フィンを設け、その放熱フィンに、ケーシングの外部から取り入れた空気を接触させることができるよう、ケーシングの内部に空気の流路が設けられている。
空気の流路は、放熱フィンと燃料タンクとの間、インバータケースと燃料タンクとの間などに設けられた隙間である。

特開２００８−２８２５８１号公報

防音型の発電装置に対しては、それ自体の小型化および燃料タンクの大容量化が要望されている。
しかしながら、発電装置の小型化および燃料タンクの大容量化を進めていくと、空気の流路を確保することが困難になることから、インバータケースに対して、より効率的な放熱対策が求められている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、インバータケースにおける放熱をより効率的に行うことができる発電装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、エンジンの駆動により発電を行うオルタネータと、前記オルタネータのインバータ回路が内蔵されたインバータケースと、前記エンジンに供給する燃料を貯留する燃料タンクと、少なくとも前記エンジン、前記オルタネータおよび前記インバータケースを収容するケーシングとを備え、前記インバータケースおよび前記燃料タンクは、前記ケーシングより熱伝導率の高い材料で形成され、前記インバータケースは、前記燃料タンクに接触して配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、インバータケースおよび燃料タンクは、ケーシングより熱伝導率の高い材料で形成され、インバータケースは、燃料タンクに接触して配置されているため、インバータケースの熱を燃料タンクに伝えやすく、燃料タンクで放熱することができる。しかも、燃料タンクの表面積はインバータケースの表面積より一般に広いことから、インバータケースにおける放熱をより効率的に行うことができる。

前記構成において、前記燃料タンクの少なくとも一部が前記ケーシングの外部に露出していることを特徴とする。
本発明によれば、燃料タンクに伝わった熱がケーシングの外部に放熱されやすくなっているため、インバータケースにおける放熱をより一層効率的に行うことができる。

前記構成において、前記燃料タンクの下側部分に凹部を形成し、前記凹部に前記インバータケースを配置したことを特徴とする。
本発明によれば、インバータケースを燃料タンクと一体化することができる。そのため、それぞれを保持する保持部品を統合することができ、その分、発電装置の小型化および軽量化ならびに燃料タンクの大容量化を図ることができる。

前記構成において、前記燃料タンクの前記ケーシングの内部に位置する部位に、燃料が前記インバータケースに流れないように案内する樋を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、樋の分、放熱に係わる表面積が増加するため、放熱効率を向上させることができる。

前記構成において、前記燃料タンクの前記ケーシングの内部に位置する部位は、板厚を他の部位より厚く形成したことを特徴とする。
本発明によれば、燃料タンクをケーシングのフレームの一部とすることができ、フレーム構造を簡略化することができる。それとともに、インバータケースの熱を効率よく燃料タンク全体に伝えることができる。

前記構成において、前記燃料タンクの前記ケーシングの外部に位置する箇所に、凹凸を形成したことを特徴とする。
本発明によれば、その凹凸により、燃料タンクの表面積が増加するため、放熱効率を向上させることができる。さらに、凹凸により、意匠性の向上を図ることもできる。

本発明によれば、インバータケースが燃料タンクに接触しており、インバータケースおよび燃料タンクがケーシングより熱伝導率の高い材料で形成されているため、インバータケースの熱を燃料タンクに伝えやすく、燃料タンクで放熱することができる。その結果、インバータケースの表面に従来設けていた放熱フィンを小さくするないし無くすことができ、その分、発電装置の小型化および燃料タンクの大容量化を図ることができる。さらに、インバータケースと燃料タンクとの間に従来設けていた隙間（空気の流路）が不要となり、その分、発電装置の小型化および燃料タンクの大容量化を図ることができる。

本発明に係る発電装置の第1の実施形態を示す斜視図である。 第1の実施形態の発電装置を図１とは異なる方向から見た斜視図である。 第1の実施形態の発電装置の断面図である。 第1の実施形態の発電装置の燃料タンクの断面図である。 本発明に係る発電装置の第２の実施形態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１および図２は、第１の実施形態の発電装置の外観を示す斜視図である。図３は、発電装置の断面図である。図４は、発電装置の燃料タンクの断面図である。
図１および図２に示すように、発電装置１は、ケーシング２と、一部分がケーシング２の外部に露出した燃料タンク３とを備えており、図３に示すように、ケーシング２の内部には、エンジン４と、オルタネータ５と、インバータケース６とが収容されている。

ケーシング２は、樹脂製であり、図３に示すように、前側（図３において左側）が開放された略直方体状に形成されている。図１および図２に示すように、ケーシング２の頂板２５には、取っ手２１が形成されており、底板２６には、複数の脚２２が取り付けられている。また、ケーシング２の前板２７の下側部分（燃料タンク３の下方）および対向する一対の側板２８には、吸気口２３が形成されており、後板２９には、排気口２４が形成されている。なお、前板２７の下側部分の吸気口は、図では表れていない。

燃料タンク３は、エンジン４に供給する燃料を貯留するものである。そして、燃料タンク３は、図３に示すように、ケーシング２の前方を塞いだ状態で、ケーシング２の一部を構成している。燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する部位（図４の斜線部分３８）は、板厚を他の部位より厚くしている。図１および図２に示すように、燃料タンク３の対向する一対の側板３２は、ケーシング２の側板２８と面一となるように形成されている。
燃料タンク３の一方の側板３２におけるケーシング２の外部に露出した部位には、図２に示すように、操作板１１を配置するための方形状の第１凹部３４が形成されている。また、燃料タンク３の頂板３１には、円筒状の給油口３５が上方に突出した状態で頂板３１と一体に形成されている。
燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する部位には、図３に示すように、下側部分に、インバータケース６を設置するための方形状の第２凹部３６が形成されている。また、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する後面には、給油口３５から漏れた燃料がインバータケース６に流れないように案内する板状の樋３７が、燃料タンク３と一体に設けられている。
燃料タンク３および樋３７の材料は、ケーシング２の材料（樹脂）より熱伝導率の高いものであり、例えば、金属などの材料が挙げられる。なかでも、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金が実用的である。

エンジン４は、出力軸（図示せず）が前後方向に延在するように、ケーシング２の内部の後方（排気口２４側）に配置されている。その出力軸は、エンジン４の前方に突出している。また、エンジン４の後方には、排気口２４に至るマフラー７が設けられている。

オルタネータ５は、エンジン４の前方に突出した出力軸に、その出力軸と同軸状に接続されている。また、出力軸のオルタネータ５の前方には、ファン８が同軸状に取り付けられている。

インバータケース６は、略直方体状に形成されており、インバータケース６は、燃料タンク３の第２凹部３６に設置されている。インバータケース６の上面および前面は、第２凹部３６の上面および後面に密着されている。これにより、インバータケース６の前面および上面の大部分が第２凹部３６に当接している。インバータケース６は、オルタネータ５のインバータ回路を内蔵しており、ファン８の前方に距離をおいて配置されている。
インバータケース６の材料は、ケーシング２の材料（樹脂）より熱伝導率が高いものであり、例えば、金属などの材料が挙げられる。なかでも、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金が実用的である。

また、ケーシング２の内部には、ファン８の周辺部から、オルタネータ５、エンジン４およびマフラー７までを覆うシュラウド９が設けられている。
さらに、ケーシング２の内部には、防音および防振のためのゴムマウント１０が複数設けられている。ゴムマウント１０は、ケーシング２の上部における取っ手２１の前側の根元部分と燃料タンク３の頂板３１の露出していない部分との間、取っ手２１の後側の根元部分とエンジン４の頂部との間、ケーシング２の下部におけるインバータケース６の位置に対応する燃料タンク３の底板３３とケーシング２の底板２６との間、シュラウド９の前方下部とケーシング２の底板２６との間、エンジン４の後方下部とケーシング２の底板２６との間に設置されている。
燃料タンク３に形成された第１凹部３４には、操作板１１が配置されている。操作板１１には、電源コンセント、操作ボタンなど（図示せず）が設けられている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
このような構成の発電装置１では、発電時に、次のように空気が流れる（図３の矢印参照）。

発電を行う場合、エンジン４を始動することで、エンジン４の出力軸が回転駆動される。これにより、オルタネータ５で発電が行われるとともに、ファン８が回転する。そして、ファン８の回転により、吸気口２３から、外部の空気がケーシング２の内部に取り入れられる。そのうち、ケーシング２の一対の側板２８に形成された吸気口２３からの空気は、シュラウド９の外側を、そのシュラウド９に沿って、ファン８に向かって流れる。このとき、その空気は、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する後面およびインバータケース６に接触しながら流れる。ケーシング２の前板２７の下側部分に形成された吸気口からの空気は、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する底板３３およびインバータケース６に接触しながら、ファン８に向かって流れる。ファン８を通った空気の一部は、エンジン４に取り込まれて燃料の燃焼に使われた後、マフラー７から排気され、残部は、ファン８の回転により、シュラウド９で囲われた内部空間に取り入れられた後、その内部空間を通って排気口２４から排気される。

発電時には、エンジン４およびオルタネータ５が発熱することから、ケーシング２の内部の温度が高くなり、それに伴って、インバータケース６およびそれに内蔵されたインバータ回路の温度も高くなる。
しかし、先に述べた空気の流れにより、外部から取り入れた空気がインバータケース６、オルタネータ５およびエンジン４の表面に接触することにより、それらの過度の温度上昇を防止している。

また、この第１の実施形態の発電装置１では、インバータケース６が燃料タンク３に接触し、その燃料タンク３の一部分がケーシング２の外部に露出し、インバータケース６の材料および燃料タンク３の材料が熱伝導率の高いものとなっている。そのため、インバータケース６の熱が燃料タンク３に伝わりやすくなっているとともに、燃料タンク３に伝わった熱が外部に放熱されやすくなっている。すなわち、燃料タンク３がインバータケース６おける放熱用ヒートシンクとなっている。そのため、インバータケース６の温度上昇をより一層防止することができる。
それにより、インバータケース６に内蔵されたインバータ回路の過度の温度上昇も防止することができ、その電気抵抗値の過度の上昇を防止することができる。その結果、インバータ回路による電力変換を適正に行うことができる。

以上述べたように、本実施形態においては、エンジン４の駆動により発電を行うオルタネータ５と、オルタネータ５のインバータ回路が内蔵されたインバータケース６と、エンジン４に供給する燃料を貯留する燃料タンク３と、少なくともエンジン４、オルタネータ５およびインバータケース６を収容するケーシング２とを備え、インバータケース６および燃料タンク３は、ケーシング２より熱伝導率の高い材料で形成され、インバータケース６は、燃料タンク３に接触して配置されている。

これにより、インバータケース６の熱を燃料タンク３に伝えやすく、燃料タンク３で放熱することができる。しかも、燃料タンク３の表面積はインバータケース６の表面積より一般に広いことから、インバータケース６における放熱をより効率的に行うことができる。

その結果、インバータケース６の表面に従来設けていた放熱フィンを小さくするないし無くすことができ（図示のものは無くしている）、その分、発電装置１の小型化および燃料タンク３の大容量化を図ることができる。さらに、インバータケース６と燃料タンク３との間に従来設けていた隙間（空気の流路）が不要となり、その分、発電装置１の小型化および燃料タンク３の大容量化を図ることができる。

また、本実施形態においては、燃料タンク３の少なくとも一部がケーシング２の外部に露出している。
これにより、燃料タンク３に伝わった熱がケーシング２の外部に放熱されやすくなっているため、インバータケース６における放熱をより一層効率的に行うことができる。

また、本実施形態においては、燃料タンク３の下側部分に第２凹部３６を形成し、第２凹部３６にインバータケース６を配置している。
これにより、インバータケース６を燃料タンク３と一体化することができる。そのため、それぞれを保持する保持部品を統合することができ、その分、ケーシング２を小型化することができる。その結果、発電装置１の小型化および燃料タンク３の大容量化を図ることができる。

また、本実施形態においては、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する部位に、燃料がインバータケース６に流れないように案内する樋３７を設けている。
これにより、樋３７の分、放熱に係わる表面積が増加するため、放熱効率を向上させることができる。また、樋３７により、燃料がインバータケース６に流れないようにできるため、インバータ回路を燃料から保護することができる。

また、本実施形態においては、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する部位（図４の斜線部分３８）は、板厚を他の部位より厚く形成している。
これにより、燃料タンク３をケーシング２のフレームの一部とみなすことができ、フレーム構造を簡略化することができる。それとともに、インバータケース６の熱およびケーシング２の内部の高温の空気の熱を効率よく燃料タンク３の全体に伝導することができる。

さらに、本実施形態においては、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する部位のうち、インバータケース６が接触していない部分は、ケーシング２の内部の高温の空気に接触しており、その空気の熱も、燃料タンク３を介して外部に放熱されやすくなっている。そのため、エンジン４に取り込まれる空気の温度を低下させ、その空気の酸素分子の密度を高めることができることから、エンジン４における燃料の燃焼効率を向上させ、発電効率の向上を図ることができる。

上述した第１の実施形態では、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する部位に樋３７を設けたが、ケーシング２の外部に露出する部位にも樋を設け、燃料が操作板１１に流れないように案内してもよい。
また、それら樋３７は、燃料がインバータケース６および操作板１１に流れることがなければ、設けなくてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態の発電装置の外観を示す斜視図である。
第２の実施形態の発電装置５０は、第１の実施形態の発電装置１（図１参照）において、燃料タンク３のケーシング２の外部に位置する前板３９に、凹凸４０を形成したものである。それ以外の部分は、上述した第１の実施形態と同様である。

このように、第２の実施形態においては、燃料タンク３のケーシング２の外部に位置する箇所に、凹凸４０を形成している。
これにより、燃料タンク３の表面積を増加させることができ、放熱効率を向上させることができる。また、凹凸４０が燃料タンク３のケーシング２の外部に位置する箇所に形成されているため、意匠性の向上を図ることもできる。

さらに、第２の実施形態においては、燃料タンク３が金属製であると、凹凸４０の形成が容易である。特に、凹凸４０の板厚を薄くすると、凹凸４０の形成がより容易となるだけでなく、燃料タンク３の表面積を増加させることができるため、放熱効率をより向上させることができる。

第２の実施形態では、燃料タンク３のケーシング２の外部に位置する前板３９に凹凸４０を形成したが、その凹凸４０は、燃料タンク３のケーシング２の外部に位置する側板３２に形成してもよいし、頂板３１に形成してもよい。この場合も、燃料タンク３の表面積を増加させて放熱効率を向上させることができるとともに、意匠性の向上を図ることもできる。
また、凹凸４０は、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する部位に形成してもよい。この場合も、燃料タンク３の表面積を増加させることができ、ケーシング２の外部から取り入れた空気を内部の凹凸４０に接触させることにより、放熱効率を向上させることができる。

なお、前記各実施形態においては、燃料タンク３の一部がケーシング２の外部に露出した場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、燃料タンク３がすべてケーシング２の内部に収納されている構造としてもよい。

この場合であっても、インバータケース６および燃料タンク３を熱伝導率の高い材料で形成することにより、燃料タンク３をインバータケース６おける放熱用ヒートシンクとして機能させることができ、インバータケース６の温度上昇を防止することができる。

また各実施形態では、燃料タンク３の下側部分の第２凹部３６において、インバータケース６を燃料タンク３と一体化させたが、インバータケース６が燃料タンク３に接触していれば、第２凹部３６を形成しなくてもよいし、両者を一体化させなくてもよい。

また各実施形態では、燃料タンク３のケーシング２の内部に位置する部位の板厚を他の部位より厚く形成したが、そのように形成しなくても、インバータケース６における放熱をより効率的に行うことができるという所期の目的を達成することができる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の態様の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形および応用が可能である。

１，５０ 発電装置
２ ケーシング
３ 燃料タンク
４ エンジン
５ オルタネータ
６ インバータケース
３６ 第２凹部
３７ 樋
４０ 凹凸

Claims (6)

1. エンジンの駆動により発電を行うオルタネータと、前記オルタネータのインバータ回路が内蔵されたインバータケースと、前記エンジンに供給する燃料を貯留する燃料タンクと、少なくとも前記エンジン、前記オルタネータおよび前記インバータケースを収容するケーシングとを備え、
   前記インバータケースおよび前記燃料タンクは、前記ケーシングより熱伝導率の高い材料で形成され、前記インバータケースは、前記燃料タンクに接触して配置されていることを特徴とする発電装置。
2. 前記燃料タンクの少なくとも一部が前記ケーシングの外部に露出していることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
3. 前記燃料タンクの下側部分に凹部を形成し、前記凹部に前記インバータケースを配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電装置。
4. 前記燃料タンクの前記ケーシングの内部に位置する部位に、燃料が前記インバータケースに流れないように案内する樋を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電装置。
5. 前記燃料タンクの前記ケーシングの内部に位置する部位は、板厚を他の部位より厚く形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発電装置。
6. 前記燃料タンクの前記ケーシングの外部に位置する箇所に、凹凸を形成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発電装置。

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