JP3114638U - 作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】農作業用や建設作業用の作業車両を、発電源および動力源として、また熱源として利用できるものとして、その稼働率を向上することが可能であり、作業車両であることから、商用電源を直接手軽に入手できない地域や、さらに一般車両が入り込めないような場所での発電源とすることも可能な作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムを提供する。
【解決手段】走行停止状態で加減速可能に回転駆動されるエンジン１の回転駆動力が伝達されて回転駆動されるＰＴＯ軸２を有する走行可能な作業車両３と、作業車両に脱着可能に連結されて牽引される永久磁石ロータ式同期電動機４と、作業車両の走行停止状態でＰＴＯ軸と同期電動機の入力軸５とを着脱自在に直結して、ＰＴＯ軸の回転駆動力を同期電動機に伝達する直結機構６と、エンジンに、バイオマス起源の燃料と化石燃料のいずれかもしくは双方を切り換えて供給する切り換え手段とを備えた。
【選択図】図２

Description

本考案は、農耕トラクターなどの農作業用や建設作業用の作業車両を、発電源および動力源として、また熱源として利用できるものとして、その稼働率を向上することが可能であり、作業車両であることから、商用電源を直接手軽に入手できない地域や、さらに一般車両が入り込めないような場所での発電源とすることも可能であり、この際、作業車両の走行停止状態での連結機能に絞った構成を採用して、構造が簡単で動力伝達ロスも少なく操作性も良好であり、発電に用いる燃料としても環境適合性の高いものを使用することが可能な作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムに関する。

従来、農耕トラクターに代表される農作業用の作業車両は、例えば特許文献１および２に開示されているように、複数種類の作業機を牽引しつつ走行し、エンジンで回転駆動されるＰＴＯ軸でこれら作業機を駆動してさまざまな作業を行うようになっている。建設作業用の作業車両にあっても、ＰＴＯ軸からの出力を利用して各種建設機器を駆動し、種々の作業を行うようになっている。
特開２０００−２２８９０１号公報 特開２００５−０８７１７０号公報

ところで、農作業用の作業車両は、農作業専用とされ、農閑期には殆ど使用されることがなく、年間を通じての利用率はきわめて低いのが現状である。建設作業用の作業車両にあっても、さまざまな現場に移動して使用されてはいるものの、稼働時間は少ない。すなわち、これら作業車両は、特定の作業用として利用用途がきわめて限定的であり、十分な稼働率を確保することが難しいという点が指摘されており、購入やメンテナンスに要する経済的投資に対し、資金回収率が低いという課題があった。

また、作業車両、特に農作業用の作業車両は、耕作地帯や山林などの山間部で多用され、一般の走行車両が入り込めないような場所にまで入り込んで作業することができる。このような耕作地帯等では、商用電力を直接的に手軽に入手することができない。商用電力を直接手軽に入手できないこのような地域では、夜間作業などのために照明を確保するなど一時的な電力を得る際、作業車両とは別に、エンジン付の発電機をトラックなどで運び込んで運転するようにしていて、不便であるという課題があった。

他方、ＰＴＯ軸で作業機や建設機器を駆動する構造についてみると、作業車両の走行状態で作業機などを作動させる場合が多いことから、ＰＴＯ軸との連結構造にベルト伝導機構や減速機などが組み込まれていてきわめて複雑であって動力伝達ロスも大きくかつ連結操作も煩雑であって、作業車両の走行停止状態でＰＴＯ軸からの出力を利用して機器を駆動することを想定した場合、好ましいものではなかった。

また、これら作業車両は通常ディーゼルエンジンで駆動されるようになっていて、燃料として、化石燃料である軽油が用いられており、環境問題ともなっていた。

さらに、これら作業車両は通常の走行車両と同様に、エンジン排熱を発生するが、この排熱についてもそのまま大気放出されていて、熱的利用の面で改善の余地があった。

本考案は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、農耕トラクターなどの農作業用や建設作業用の作業車両を、発電源および動力源として、また熱源として利用できるものとして、その稼働率を向上することが可能であり、作業車両であることから、商用電源を直接手軽に入手できない地域や、さらに一般車両が入り込めないような場所での発電源とすることも可能であり、この際、作業車両の走行停止状態での連結機能に絞った構成を採用して、構造が簡単で動力伝達ロスも少なく操作性も良好であり、発電に用いる燃料としても環境適合性の高いものを使用することが可能な作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムを提供することを目的とする。

本考案にかかる作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムは、走行停止状態で加減速可能に回転駆動されるエンジンの回転駆動力が伝達されて回転駆動されるＰＴＯ軸を有する走行可能な作業車両と、該作業車両に脱着可能に連結されて牽引される永久磁石ロータ式同期電動機と、上記作業車両の走行停止状態で上記ＰＴＯ軸と上記同期電動機の入力軸とを着脱自在に直結して、該ＰＴＯ軸の回転駆動力を該同期電動機に伝達する直結機構と、上記エンジンにバイオマス起源の燃料を供給する第１燃料供給系と、上記エンジンに化石燃料を供給する第２燃料供給系と、上記第１燃料供給系からの燃料供給、上記第２燃料供給系からの燃料供給、並びにこれら第１および第２燃料供給系双方からの燃料供給を切り換える切り換え手段とを備えたことを特徴とする。

前記同期電動機には、これを商用電源部に接続可能とする変換手段が接続され、該同期電動機は、該変換手段を介して該商用電源部に接続されることを特徴とする。

前記変換手段がインバータとコンバータを直列接続して構成されることを特徴とする。

前記変換手段がマトリクスコンバータであることを特徴とする。

前記同期電動機は、これに着脱自在に接続される灯光装置に電力を供給することを特徴とする。

前記同期電動機は牽引車両に搭載され、該牽引車両を介して前記作業車両に脱着可能に連結されるとともに、該牽引車両に前記灯光装置が搭載されることを特徴とする。

前記エンジンの吸気系には、吸気を磁化する磁化装置が設けられることを特徴とする。

前記エンジンの排気系には、排ガスから排熱を回収する熱交換器が設けられることを特徴とする。

前記熱交換器内には、消音器が設けられることを特徴とする。

本考案にかかる作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムは、農耕トラクターなどの農作業用や建設作業用の作業車両を、発電源および動力源として、また熱源として利用できるものとして、その稼働率を向上することができ、作業車両であることから、商用電源を直接手軽に入手できない地域や、さらに一般車両が入り込めないような場所での発電源とすることもでき、この際、作業車両の走行停止状態での連結機能に絞った構成を採用して、構造が簡単で動力伝達ロスも少なく操作性も良好であり、発電に用いる燃料としても環境適合性の高いものを使用することができる。

以下に、本考案にかかる作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムの好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図６に示すように、本実施形態にかかる作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムは基本的には、走行停止状態で加減速可能に回転駆動されるエンジン１の回転駆動力が伝達されて回転駆動されるＰＴＯ軸２を有する走行可能な作業車両３と、作業車両３に脱着可能に連結されて牽引される永久磁石ロータ式同期電動機４と、作業車両３の走行停止状態でＰＴＯ軸２と同期電動機４の入力軸５とを着脱自在に直結して、ＰＴＯ軸２の回転駆動力を同期電動機４に伝達する直結機構６と、エンジン１にバイオマス起源の燃料を供給する第１燃料供給系７と、エンジン１に化石燃料を供給する第２燃料供給系８と、第１燃料供給系７からの燃料供給、第２燃料供給系８からの燃料供給、並びにこれら第１および第２燃料供給系７，８双方からの燃料供給を切り換える切り換え手段９とを備えて構成される。

同期電動機４には、これを商用電源部１０に接続可能とする変換手段１１が接続され、同期電動機４は、変換手段１１を介して商用電源部１０に接続される。変換手段１１は、インバータ１２と電力回生コンバータ１３を直列接続して構成される。あるいは、変換手段１１はマトリクスコンバータ１４とされる。同期電動機４は、これに着脱自在に接続される灯光装置１５に電力を供給する。同期電動機４は牽引車両１６に搭載され、牽引車両１６を介して作業車両３に脱着可能に連結されるとともに、牽引車両１６に灯光装置１５が搭載される。エンジン１の吸気系１７には、吸気を磁化する磁化装置１８が設けられる。エンジン１の排気系１９には、排ガスから排熱を回収する熱交換器２０が設けられる。熱交換器２０内には、消音器２１が設けられる。

図１および図２に主に示すように、作業車両３としては、ＰＴＯ軸２を有するものであればどのようなタイプであってもよく、農作業用や建設作業用の作業車両３が代表的である。図示例にあっては、作業車両３として、４輪駆動式のトラクターが示されている。作業車両３には、エンジン１が搭載されている。エンジン１の出力軸にはクラッチ２２が連結され、クラッチ２２にはトランスミッション２３が連結されて、これらにより動力伝達系が構成される。トランスミッション２３には、後輪用プロペラシャフト２４が連結され、後輪用プロペラシャフト２４には後輪用デファレンシャル２５が連結されて、これらにより後輪駆動系が構成され、後輪用デファレンシャル２５に設けられた左右一対の後車軸２６に後輪２７が取り付けられる。

また、トランスミッション２３には、前輪駆動軸２８が設けられ、この前輪駆動軸２８には、４輪駆動と２輪駆動を切り換える切換用クラッチ２９を介して、前輪用プロペラシャフト３０が連結され、前輪用プロペラシャフト３０には前輪用デファレンシャル３１が連結されて、これらにより前輪駆動系が構成され、前輪用デファレンシャル３１に設けられた左右一対の前車軸３２に前輪３３が取り付けられる。

ＰＴＯ軸２は、一定ギア比の構造簡単なギア要素（図示せず）を介して、クラッチ２２とトランスミッション２３との間に接続される。これにより、ＰＴＯ軸２は、アクセル開度の調整などで加減速可能に回転駆動されるエンジン１の回転速度変化に応じて、速度変化しつつ回転駆動されることになる。また、ＰＴＯ軸２は、トランスミッション２３のギア位置をニュートラルにすることにより、作業車両３の走行停止状態であっても、エンジン１からの回転駆動力が伝達されて回転駆動される。

永久磁石ロータ式同期電動機４は、電力供給により駆動されるモータとしてだけでなく、回転駆動力が入力されることで発電機としても機能する。この同期電動機４は、従来周知の三点リンク機構などによって作業車両３に脱着可能に連結される牽引車両１６に搭載され、作業車両３に牽引されて移動される。同期電動機４の入力軸５には、構造簡単なユニバーサルジョイント３４が設けられ、このユニバーサルジョイント３４とＰＴＯ軸２との間には、ＰＴＯ軸２を同期電動機４の入力軸５に対して着脱自在に直結して、ＰＴＯ軸２の回転駆動力を同期電動機４に伝達する直結機構６が設けられる。この直結機構６は、作業車両３の走行停止状態において駆動力の伝達が可能であればよく、簡単な構造であって、従って動力伝達ロスが少なく、そしてまた簡単な操作性で脱着できるように構成される。

直結機構６は例えば、ＰＴＯ軸２および入力軸５の軸方向に沿って孔部６ａに軸部６ｂを抜き差しして着脱自在に直結する構造であって、かつＰＴＯ軸２および入力軸５の回転方向に係合してＰＴＯ軸２の回転駆動力を同期電動機４に伝達する、例えばスプライン形式のヨークで構成され、作業車両３の走行停止状態であれば確実に駆動力を伝達できるとともに、簡易な構造で動力伝達ロスが小さくかつ容易な操作でＰＴＯ軸２と入力軸５とを直結することができるようになっている。そして同期電動機４は、ＰＴＯ軸２を介して伝達されるエンジン１の回転駆動力でエンジン回転数に応じて回転駆動されて発電し、交流電力を生成する。

図３に示すように、同期電動機４には変換手段１１が接続される。この変換手段１１は、牽引車両１６に搭載される制御盤３５内に設けられる。この変換手段１１は、エンジン回転数に応じて回転駆動されることで生成されて周波数が一定しない同期電動機４の交流を、商用電源部１０に接続可能とするために設けられる。例えば変換手段１１は、インバータ１２と電力回生コンバータ１３とを直列接続して構成され、同期電動機４による発電で生成された交流をインバータ１２で一旦直流に変換した後、この直流をコンバータ１３でさらに交流に変換して一定周波数、具体的には商用電力に対応する売電可能な交流電力として出力する。この変換手段１１は、商用電源部１０に接続されることで、商用電力を同期電動機４に入力して、同期電動機４をモータとして使用することもできるようになっている。コンバータ１３の出力側には、着脱自在に電気負荷３６を接続してもよい。

インバータ１２と電力回生コンバータ１３で構成した変換手段１１に代えて、同期電動機４を商用電源部１０に接続可能とする変換手段１１として、マトリクスコンバータ１４を使用してもよい。この変換手段１１により上記と同様に、エンジン１の駆動で得られる同期電動機４の交流電力を、商用電源部１０から売電可能な交流電力に変換することができるとともに、商用電源部１０から買電して同期電動機４をモータとして使用することができる。

電源負荷としては例えば、作業車両３が備えるヘッドライト３７などよりも照度の高い、例えば１０００〜１００００ルックス程度の照明を確保できる灯光装置１５がある。この灯光装置１５は変換手段１１を介して同期電動機４に着脱自在に接続され、当該同期電動機４から電力が供給される。図示例にあっては、灯光装置１５は牽引車両１６に立設された高さ調整自在な伸縮ポール３８の先端に取り付けられている。牽引車両１６には、停止位置でこれを位置固定するためのジャッキ３９が設けられている。

次に、エンジン１へ燃料を供給するシステムの構成について説明する。図４に示すように、エンジン１には、主燃料配管４０と、主燃料配管４０に設けられた給油ポンプ４１と、給油ポンプ４１から燃料が導入されて各シリンダ４２の燃料噴射ノズル４３にそれぞれ燃料を供給するための噴射ポンプ４４が設けられる。主燃料配管４０には、エンジン１に、植物油、廃食用油などの廃油、またこれらを水に混ぜてエマルジョン化した水エマルジョン燃料、その他のバイオマス起源の燃料を供給する第１燃料供給系７の第１配管４５と、エンジン１に、軽油などの化石燃料を供給する第２燃料供給系８の第２配管４６とが接続される。第２燃料供給系８は、作業車両３に搭載された第２燃料タンク４７と、第２燃料タンク４７と主燃料配管４０とを接続する第２配管４６と、第２配管４６に設けられ、第１配管４５側および後述する還流配管４８側からの燃料の流入を阻止する第２逆止弁４９と、ストレーナ５０と、メンテナンス用バルブ５１とから構成される。

第１燃料供給系７は、作業車両３に搭載された第１燃料タンク５２と、第１燃料タンク５２と主燃料配管４０とを接続する第１配管４５と、第１配管４５に設けられ、第２配管４６側および還流配管４８側からの燃料の流入を阻止する第１逆止弁５３と、ストレーナ５４と、メンテナンス用バルブ５５と、手動切換により運転され、給油ポンプ４１による吸い込み圧力よりも高い圧力で第１配管４５から主燃料配管４０へバイオマス起源の燃料を押し込む押し込みポンプ５６とから主に構成される。第１燃料供給系７にはさらに、押し込みポンプ５６の吐出側と第１燃料タンク５２を接続する戻し配管５７が設けられ、この戻し配管５７には、第１逆止弁５３よりも開弁圧力が低く設定されたバイパス用逆止弁５８と、メンテナンス用バルブ５９が設けられる。さらに、エンジン１の燃料噴射ノズル４３と第１配管４５との間には、余剰燃料を還流させる還流配管４８が設けられ、この還流配管４８には、逆流を防止する還流配管用逆止弁６０が設けられる。

従って本実施形態にあっては、第１燃料供給系７からの燃料供給、第２燃料供給系８からの燃料供給、並びに第１および第２燃料供給系７，８双方からの燃料供給を切り換える切り換え手段は主に、第１および第２逆止弁４９，５３と押し出しポンプ５６とによって構成される。

このように構成された燃料供給システムにあっては基本的には、給油ポンプ４１による吸い込み圧力で燃料が噴射ポンプ４４に供給される。手動切り換えで押し込みポンプ５６が停止または第１逆止弁５３の開弁圧以下の吐出圧で運転されているときには、バイオマス燃料は第１逆止弁５３を開弁して流通することはなく、第２燃料タンク４７から化石燃料がエンジン１に供給される。この際、第１逆止弁５３により、化石燃料の第１配管４５への流入も阻止される。また還流配管用逆止弁６０により、化石燃料の燃料噴射ノズル４３側への流入も阻止される。これにより、エンジン１は、エンジン１からの還流分を含みつつ、第２燃料タンク４７からの化石燃料で運転される。

他方、手動切り換えで押し込みポンプ５６の吐出圧力を給油ポンプ４１による吸い込み圧力よりも高い吐出圧にすると、第１逆止弁５３が開弁されて、第１燃料タンク５２からのバイオマス起源の燃料が第１配管４５から主燃料配管４０へと流入する。これにより、第２配管４６に作用していた給油ポンプ４１の吸い込み圧力が遮断され、第１配管４５からのバイオマス起源の燃料がエンジン１に供給される。この際、第２逆止弁４９によりバイオマス起源の燃料の第２配管４６への流入が阻止される。また還流配管用逆止弁６０によりバイオマス起源の燃料の燃料噴射ノズル４３側への流入も阻止される。また、押し込みポンプ５６による燃料供給量が過剰な場合には、当該過剰な燃料は戻し配管５７を介して第１燃料タンク５２へと戻される。これにより、エンジン１は、還流分を含みつつ、第１燃料タンク５２からのバイオマス起源の燃料で運転される。

さらにまた、エンジン負荷が大きくなって給油ポンプ４１の吸い込み圧力が押し込みポンプ５６の押し込み圧力を超えるようになると、給油ポンプ４１の吸い込み圧力が第２配管４６にも作用するようになり、これにより第２燃料タンク４７から化石燃料も吸い出されて主燃料配管４０に流入することとなり、これによりエンジン１はバイオマス起源の燃料と化石燃料の併用で運転されることになる。燃料噴射ノズル４３から還流される還流分は、給油ポンプ４１の吸い込み圧力の作用によって再度主燃料配管４０に流入される。

他方、エンジン１の吸気系１７、具体的には吸気ダクト内あるいはエアクリーナ６１内には、吸気を磁化する磁化装置１８が設けられる。この磁化装置１８は例えば、流通する吸気を横切るように磁力線が発生するように、互いに間隔を隔てて向かい合わせて配置したＮ極とＳ極の組で構成される。Ｎ極とＳ極の組は一組であっても、複数組であってもよい。複数組の場合には、吸気の流通方向にＮ極とＳ極を交互に配置することが好ましい。磁石としては永久磁石でも電磁石でもよい。

また、エンジン１の排気系１９には図５および図６に示すように、排ガスから排熱を回収する熱交換器２０が設けられる。図示例にあっては、シェルアンドチューブ式の熱交換器２０が示されている。チューブ６２内に排ガスが流通される一方、シェル６３内に冷媒が流通される。また、シェル６３内には、冷媒のチューブ６２に対する接触を効率化するために、バッフルプレート６４が設けられている。冷媒としては、空気であっても水であってもよい。熱交換によって暖められた冷媒は、各種機器などの熱源として利用することができる。

本実施形態にあっては、熱交換器２０で排熱を回収して暖められた冷媒を用いて、バイオマス起源の燃料を貯留する第１燃料タンク５２を加熱する燃料加熱系６５が設けられている。図示例にあっては、空気を冷媒とした場合が示されている。燃料加熱系６５は、外気を吸引して熱交換器２０に送り込むファン６６と、熱交換器２０で排熱を回収して暖められた温風を第１燃料タンク５２へ導入する導入配管６７と、第１燃料タンク５２下部に設けられ、導入配管６７から導入される温風で第１燃料タンク５２を加熱するとともに加熱後の温風を大気に排出する加熱用熱交換器６８とから構成される。また第１燃料タンク５２には、バイオマス起源の燃料の温度、具体的にはタンク内温度を検出し、設定温度以下である場合にファン６６を駆動する信号を出力する温度センサ６９が設けられる。

そして、バイオマス起源の燃料の温度が設定温度よりも低いときには、温度センサ６９からの信号でファン６６が起動され、熱交換器２０で暖められた温風が加熱用熱交換器６８に導入されて、第１燃料タンク５２を暖め、内部のバイオマス起源の燃料の粘度を下げることができるようになっている。図示例にあっては、空気の場合を例にとって説明したが、燃料加熱系６５を閉ループに構成することで、水などの液体の場合にも適用することができる。

さらに、熱交換器２０の出口タンク７０には、排気パイプ７１が連結され、排気パイプ７１の入口側には、出口タンク７０内に位置させて消音器２１が設けられ、これにより熱交換器２０を備えた排気系１９のコンパクト化を図ることができる。

本実施形態にかかる作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムの作用について説明すると、当該可搬式動力・発電システムは、作業車両３に牽引車両１６を連結して牽引することで所望の地域へ移動することができる。発電して電力を得る場合には、作業車両３の走行を停止し、ジャッキ３９で牽引車両１６を位置固定した上で、直結機構６によりＰＴＯ軸２と同期電動機４の入力軸５とを直結する。この際、ユニバーサルジョイント３４により、軸ズレを吸収することができる。その後、トランスミッション２３をニュートラル位置にすることによって走行停止状態としてエンジン１を起動し、エンジン１の回転駆動力を、ＰＴＯ軸２を介して同期電動機４に伝達し、当該同期電動機４を回転駆動させる。これにより、同期電動機４は交流電力を生成する。

エンジン１については、バイオマス起源の燃料を供給する第１燃料供給系７からの燃料供給、化石燃料を供給する第２燃料供給系８からの燃料供給、並びにこれら第１および第２燃料供給系７，８双方からの燃料供給が切り換え手段で切り換えられて、所望の燃料に適宜に切り換えて継続的に運転される。運転時、吸気は磁化装置１８で磁化されて、高効率燃焼が達成される。また、熱交換器２０による排ガスからの排熱回収により、排熱を熱源として利用することができる。エンジン１の運転状態では、エンジン１は加減速可能であることから、同期電動機４の回転も変化し、交流電力の周波数も変動するが、この周波数変動は変換手段１１によって一定周波数とされて出力される。この電力を利用することで、各種の電気負荷を作動させることができる。

夜間作業などにおいて、電力を灯光装置１５に供給することにより、作業車両３のヘッドライト３７相当では得ることのできない強力な照明で作業箇所を照らし出すことができる。また、商用電源部１０を利用できる場所であれば、同期電動機４で得られ変換手段１１で一定周波数に変換された交流電力を売電することができる。他方、商用電源部１０から買電することにより、同期電動機４をモータとして利用して、各種機械機器を駆動することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムにあっては、走行停止状態で加減速可能に回転駆動されるエンジン１の回転駆動力が伝達されて回転駆動されるＰＴＯ軸２を有する走行可能な作業車両３と、作業車両３に脱着可能に連結されて牽引される永久磁石ロータ式同期電動機４と、作業車両３の走行停止状態でＰＴＯ軸２と同期電動機４の入力軸５とを着脱自在に直結して、ＰＴＯ軸２の回転駆動力を同期電動機４に伝達する直結機構６と、エンジン１にバイオマス起源の燃料を供給する第１燃料供給系７と、エンジンに化石燃料を供給する第２燃料供給系８と、第１燃料供給系７からの燃料供給、第２燃料供給系８からの燃料供給、並びにこれら第１および第２燃料供給系７，８双方からの燃料供給を切り換える第１および第２逆止弁４９，５３や押し込みポンプ５６などからなる切り換え手段とを備えたので、ＰＴＯ軸２を備えている農作業用や建設作業用などの作業車両３を通常時や非常事態用の発電システムとして使用することができ、その利用率を飛躍的に向上できる。また、この種の作業車両３は、商用電源を直接手軽に入手できない耕作地帯や山間部で多用され、さらには一般車両が入り込めない場所にまで入り込んで作業できるものであることから、当該可搬式動力・発電システムによれば、商用電源が利用できない地域でも、手軽に電力を確保することができる。

また、同期電動機４とＰＴＯ軸２との接続に関し、作業車両３の走行状態での使用を考慮する必要がないので、直結機構６を採用することができ、動力伝達ロスが小さい簡単な構造のもので手軽に接続を行うことができる。また、切り換え手段を備えて、化石燃料やバイオマス起源の燃料を使用してエンジン１を駆動できるようにしたので、化石燃料のみの場合よりも、環境適合性の高いシステムを構成でき、ゼロエミッションによる地球温暖化防止に寄与することができる。

特に、稼働効率が低く経済効果の低い作業車両３を利用して、手軽に電力を得られない場所あるいは状況において、手軽に発電することができ、これにより各種機器への動力源および熱源として有効に利用することができる。化石燃料やバイオマス起源の燃料など、燃料を選ばす使用することができ、さまざまな状況に応じて発電等を行うことができる。特に、地震や洪水、山崩れなどの大規模災害やそれのみならず各種の災害発生時等に、一般の走行車両の進入できない地域に移動して使用することができ、災害復旧や人命救助に多大な貢献をすることができる。

また、同期電動機４には、これを商用電源部１０に接続可能とする変換手段１１が接続され、同期電動機４は、変換手段１１を介して商用電源部１０に接続されるようにしたので、同期電動機４で生成した電力を売電できるとともに、他方、商用電源部１０から買電した電力で同期電動機４をモータとして使用することもできる。また、変換手段１１としては、インバータ１２とコンバータ１３を直列接続したり、マトリクスコンバータ１４を使用できて、簡単に構成することができる。また、同期電動機４の電力を灯光装置１５に供給して、優れた夜間照明を確保することもできる。

さらに、エンジン１の吸気系１７に設けた磁化装置１８により、吸気をイオン化して活性化することができて、バイオマス起源の燃料であっても、また化石燃料であっても、燃焼速度を高めて燃焼効率を向上でき、エンジン１内での完全燃焼を促進することができ、またこれによりクリーンな燃焼を確保することができる。また、エンジン１の排気系１９に熱交換器２０を設けたことにより、排熱を回収して熱源として利用することができる。また、熱交換器２０内に消音器２１を設けたことにより、排気系１９をコンパクト化しつつ、熱源利用を促進することができる。

本考案にかかる作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムの好適な一実施形態を示す側面図である。 図１の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムの概略構成図である。 図１の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムに採用される変換手段を説明する説明図である。 図１の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システムに採用されるエンジンシステムの一例を示す概略構成図である。 図４のエンジンシステムの一例に採用される熱交換器の一例を示す一部破断側面図である。 図５の正面断面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ ＰＴＯ軸
３ 作業車両
４ 永久磁石ロータ式同期電動機
５ 同期電動機の入力軸
６ 直結機構
７ 第１燃料供給系
８ 第２燃料供給系
１０ 商用電源部
１１ 変換手段
１２ インバータ
１３ 電力回生コンバータ
１４ マトリクスコンバータ
１５ 灯光装置
１６ 牽引車両
１７ エンジンの吸気系
１８ 磁化装置
１９ エンジンの排気系
２０ 熱交換器
２１ 消音器
４９ 第２逆止弁
５３ 第１逆止弁
５６ 押し込みポンプ

Claims (9)

1. 走行停止状態で加減速可能に回転駆動されるエンジンの回転駆動力が伝達されて回転駆動されるＰＴＯ軸を有する走行可能な作業車両と、
   該作業車両に脱着可能に連結されて牽引される永久磁石ロータ式同期電動機と、
   上記作業車両の走行停止状態で上記ＰＴＯ軸と上記同期電動機の入力軸とを着脱自在に直結して、該ＰＴＯ軸の回転駆動力を該同期電動機に伝達する直結機構と、
   上記エンジンにバイオマス起源の燃料を供給する第１燃料供給系と、
   上記エンジンに化石燃料を供給する第２燃料供給系と、
   上記第１燃料供給系からの燃料供給、上記第２燃料供給系からの燃料供給、並びにこれら第１および第２燃料供給系双方からの燃料供給を切り換える切り換え手段とを備えたことを特徴とする作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。
2. 前記同期電動機には、これを商用電源部に接続可能とする変換手段が接続され、該同期電動機は、該変換手段を介して該商用電源部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。
3. 前記変換手段がインバータとコンバータを直列接続して構成されることを特徴とする請求項２に記載の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。
4. 前記変換手段がマトリクスコンバータであることを特徴とする請求項２に記載の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。
5. 前記同期電動機は、これに着脱自在に接続される灯光装置に電力を供給することを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。
6. 前記同期電動機は牽引車両に搭載され、該牽引車両を介して前記作業車両に脱着可能に連結されるとともに、該牽引車両に前記灯光装置が搭載されることを特徴とする請求項５に記載の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。
7. 前記エンジンの吸気系には、吸気を磁化する磁化装置が設けられることを特徴とする請求項１〜６いずれかの項に記載の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。
8. 前記エンジンの排気系には、排ガスから排熱を回収する熱交換器が設けられることを特徴とする請求項１〜７いずれかの項に記載の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。
9. 前記熱交換器内には、消音器が設けられることを特徴とする請求項８に記載の作業車両用のバイオマス燃料併用型可搬式動力・発電システム。

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