JP3229091U

JP3229091U - Simple emergency power supply device

Info

Publication number: JP3229091U
Application number: JP2020003712U
Authority: JP
Inventors: 林　義正; 義正林; 山崎　正弘; 正弘山崎
Original assignee: Rise Pit Co Co Ltd
Current assignee: Rise Pit Co Co Ltd
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2020-11-26
Anticipated expiration: 2030-08-31

Abstract

【課題】排気量５００ｃｃ超え〜５０００ｃｃの小型乃至中型のガスエンジン及び交流発電機を用いて、複数回又は何度でも停電事故が間欠的に続いても、高効率に非常用電力を供給できる簡易型非常用電力供給装置を提供する。【解決手段】排気量５００ｃｃ超え〜５０００ｃｃの小型乃至中型のＬＰＧ用のガスエンジン１と、該ガスエンジンの起動により発電する交流発電機３と、エンジン用バッテリ５と、複数のオン・オフスイッチ８１と、該オン・オフスイッチを制御する総合コントロールユニット６１とを備え、ガスエンジンのシリンダには２個の点火プラグが設けられると共に、シリンダを平面的に見て、第１の点火プラグ、吸気バルブ、第２の点火プラグ及び排気バルブが周回りに配されるように構成されている。通常時において、一定期間後に、総合コントロールユニット内又は屋内に設けた音声出力部６３から本件装置の存在又は本件装置の定期点検情報を音声出力する構成とした。【選択図】図１１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide emergency power with high efficiency even if a power failure accident continues intermittently a plurality of times or many times by using a small to medium-sized gas engine and an AC generator having a displacement of more than 500 cc to 5000 cc. A type emergency power supply device is provided. SOLUTION: A gas engine 1 for a small to medium-sized LPG having a displacement of more than 500 cc to 5000 cc, an AC generator 3 for generating power by starting the gas engine, an engine battery 5, and a plurality of on / off switches 81. And a comprehensive control unit 61 that controls the on / off switch, two spark plugs are provided in the cylinder of the gas engine, and the first spark plug and the intake valve are viewed in a plan view of the cylinder. , The second spark plug and the exhaust valve are arranged around the circumference. In the normal state, after a certain period of time, the presence of the device or the periodic inspection information of the device is output by voice from the voice output unit 63 provided in the general control unit or indoors. [Selection diagram] FIG. 11

Description

本考案は、小型乃至中型のガスエンジン及び交流発電機を用いて、複数回又は何度でも停電事故が間欠的に続いても、高効率に非常用電力を供給できると共に、停電時と同時に適所に設けた音声出力部から数分以内に非常電力を給電するとの音声出力構成（スピーカ出力構成）を備えた簡易型非常用電力供給装置に関する。 The present invention can supply emergency power with high efficiency even if power outages occur intermittently multiple times or many times by using a small to medium-sized gas engine and an alternator, and at the same time as a power outage, it is in the right place. The present invention relates to a simple emergency power supply device having an audio output configuration (speaker output configuration) in which emergency power is supplied within a few minutes from the audio output unit provided in the above.

災害などに備え家庭用や標識などで使う２５kW未満の停電時の小型乃至中型の非常用電力供給装置(無停電電源装置など)としては、蓄電池式とエンジンにより発電する方式がある。蓄電池によるものは停電から点灯までの時間が短いことや、簡便なことなどの長所があるが質量が嵩むという大きな短所がある。 There are two types of small to medium-sized emergency power supply devices (uninterruptible power supply, etc.) used for home use and signs for households and signs during a power outage of less than 25 kW: a storage battery type and an engine-powered system. Storage batteries have advantages such as a short time from power failure to lighting and simplicity, but they have a large disadvantage that they are bulky.

例えば、１kWの電力を７２時間(災害により破壊されたインフラの復旧の目処がつく３
日間)供給する場合の蓄電池の質量を求めてみる。1kWは1kJ/sであるから72時間では、1kJ/s×72×3600s＝259200kJとなる。しかし、蓄電池は直流であるので、これを交流に変換するインバータの効率を93%とすると、最低でも蓄電池には259200kJ/0.93＝278710kJ(≒2797MJ)の電気エネルギ−を蓄えていなければならない。エネルギ密度(単位質量あたりの電気エネルギ)が大きなリチウムイオン電池でもせいぜい100Wh/kgであるので100J/s×3600s＝360000J＝360kj、すなわち1kgあたり360kjとなる。従って、蓄電池の質量は278710kJ/(360kJ/kg)＝774kgの重さとなる。 For example, 1kW of electricity can be used for 72 hours (there is a prospect of restoration of infrastructure destroyed by a disaster 3)
Find the mass of the storage battery when supplying it (for days). Since 1kW is 1kJ / s, in 72 hours, 1kJ / s x 72 x 3600s = 259200kJ. However, since the storage battery is direct current, assuming that the efficiency of the inverter that converts this to alternating current is 93%, the storage battery must store at least 259200kJ / 0.93 = 278710kJ (≈2797MJ) of electrical energy. Even a lithium-ion battery with a large energy density (electrical energy per unit mass) is at most 100 Wh / kg, so 100 J / s x 3600 s = 360,000 J = 360 kj, that is, 360 kj per kg. Therefore, the mass of the storage battery is 278710kJ / (360kJ / kg) = 774kg.

一方、エンジンによる発電は燃料が続く限り発電できるが、エンジンを始動して安定した電気出力を供給できるまでには数十秒の時間が必要であり、この間は停電が続くことになる。さらに前記のように小型乃至中型な装置では余力が少ないため要求電力(電気負荷)の急激な増大が生じた場合、エンジンの回転速度が低下して電力の供給が追いつかなくなったり、エンジンが停止してしまうことがある。このように、蓄電池式、エンジン発電機ともに大きな問題があった。 On the other hand, power generation by an engine can generate power as long as fuel continues, but it takes several tens of seconds to start the engine and supply stable electric output, and power outages will continue during this period. Furthermore, as described above, small to medium-sized devices have little spare capacity, so if the required power (electrical load) suddenly increases, the engine speed will slow down and the power supply will not be able to keep up, or the engine will stop. It may end up. In this way, both the storage battery type and the engine generator had a big problem.

また、交流無停電電源装置としては、特許文献１が存在するが、本文献は商用電源用ではないが、山間部や離島等にて用いられるもので、特に、周波数の低下をインバータ制御にて低下しないようにしたものであり、この装置にはエンジン発電機は使用されてはいるが、そのエンジンの種別は不明であり、必ずしも優れたエンジン発電機とは言い難いものである。 Further, as an AC uninterruptible power supply, Patent Document 1 exists, but this document is not for commercial power supply, but is used in mountainous areas, remote islands, etc., and in particular, frequency reduction is controlled by an inverter. Although the engine generator is used in this device, the type of the engine is unknown, and it is not always an excellent engine generator.

また、特許文献２では、蓄電池及びエンジンにて無停電電源装置であるが、蓄電池の容量を小さくしてエンジンにて給電できるようにしたものであるが、特に、大災害などで、複数回に亘って、商用電源が喪失した場合には、引用文献２では到底対応できないものであった。特許文献２のエンジンの種別も不明であり、優れたエンジン発電機とは言い難い。前記特許文献１及び２においては、何れも無停電電源装置であるが、特にパソコン等の小型で小容量は無停電の電源は別手段で賄うとしても、１日〜３日間の比較的長期である日常的な電源を停電時においても十分に使用できる優れたエンジン発電機は存在していない。さらに、停電時において、停電時と同時に適所に設けた音声出力部（スピーカ出力構成）から僅かな時間以内に非常電力を給電するとの音声出力構成を備えた簡易型非常用電力供給装置は存在しなかった。 Further, in Patent Document 2, the storage battery and the engine are uninterruptible power supplies, but the capacity of the storage battery is reduced so that the engine can supply power. Over the years, when the commercial power supply was lost, Reference Document 2 could not handle it at all. The type of engine in Patent Document 2 is also unknown, and it is hard to say that it is an excellent engine generator. In Patent Documents 1 and 2, both are uninterruptible power supplies, but in particular, a small and small capacity such as a personal computer can be supplied with an uninterruptible power supply by another means for a relatively long period of 1 to 3 days. There is no good engine generator that can fully use a certain daily power supply even in the event of a power outage. Furthermore, in the event of a power failure, there is a simple emergency power supply device equipped with an audio output configuration that supplies emergency power within a short time from the audio output unit (speaker output configuration) provided at the same time as the power failure. There wasn't.

特開平５−２０７６８４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-207684 特開２００１−４５６８１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-45681

本考案が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、停電時の瞬時には対応できなくとも、停電後約数分後においてガスエンジンにて発電して給電し続け、停電時が１日から３日間程度続いたとしても（大規模災害、例えば３．１１の東北大震災等）、家庭用のみならず信号機や各種の標識、監視カメラなどに簡易に電力を供給する小型乃至中型の非常用電力供給装置を提供する。特に、災害などで、複数回に亘って（熊本大震災等）、商用電源が喪失した場合にも、十分に対応できることを実現することにある。さらに、停電時においての適所に設けた音声出力部（スピーカ出力構成）から僅かな時間以内に非常電力を給電するとの音声出力構成を備えた非常用電力供給装置の存在も実現したい。 Even if the problem (technical problem or purpose, etc.) to be solved by the present invention cannot be dealt with instantly in the event of a power failure, the gas engine will continue to generate electricity and supply power approximately several minutes after the power failure, Even if it lasts for about 1 to 3 days (large-scale disaster, such as the Great Tohoku Earthquake of 3.11), small to medium-sized vehicles that easily supply power not only to households but also to traffic lights, various signs, surveillance cameras, etc. Provide an emergency power supply device. In particular, the purpose is to realize sufficient response even if commercial power is lost multiple times (such as the Kumamoto Great Earthquake) due to a disaster or the like. Furthermore, we would like to realize the existence of an emergency power supply device having an audio output configuration in which emergency power is supplied within a short time from an audio output unit (speaker output configuration) provided at an appropriate position in the event of a power failure.

そこで、考案者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項1の考案を、
排気量500cc超え〜5000ccの小型乃至中型のＬＰＧ用のガスエンジンと、該ガスエンジンの起動により発電する交流発電機と，エンジン用バッテリと，複数のオン・オフスイッチと，該オン・オフスイッチを制御する総合コントロールユニットとを備え、前記ガスエンジンのシリンダには２個の点火プラグが設けられると共に、前記シリンダを平面的に見て、第１の点火プラグ，吸気バルブ，第２の点火プラグ及び排気バルブが周回りに配されるように構成されてなり、通常時においては、前記オン・オフスイッチを介して商用電源の電力供給側を通電状態とし、何等かの事故等により前記商用電源が喪失した瞬間から同時に前記総合コントロールユニット内又は屋内に設けた音声出力部から非常電力を給電することを音声出力可能な構成とする共に、何等かの事故等により前記商用電源が喪失した瞬間から前記エンジン用バッテリにて前述した構成の前記ガスエンジンを約１、２分内に起動させて該起動力により前記交流発電機にて発電し、前記ガスエンジンで発電した交流電力を前記電力供給側に給電し、前記商用電源の復帰時まで前記ガスエンジンのみの電力にて給電し続けることを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決した。 Therefore, the inventor devotes himself to solving the above-mentioned problems, and as a result of repeated research, the inventor of claim 1 is devised.
A gas engine for small to medium-sized LPG with a displacement of over 500cc to 5000cc, an AC generator that generates power by starting the gas engine, an engine battery, a plurality of on / off switches, and the on / off switch. A comprehensive control unit for controlling is provided, and the cylinder of the gas engine is provided with two ignition plugs, and the first ignition plug, the intake valve, the second ignition plug and the cylinder are viewed in a plan view. The exhaust valves are configured to be arranged around the circumference, and in normal times, the power supply side of the commercial power supply is energized via the on / off switch, and the commercial power supply is turned on due to some accident or the like. The configuration is such that emergency power can be supplied from the audio output unit provided in the integrated control unit or indoors at the same time from the moment of loss, and from the moment the commercial power source is lost due to some accident or the like. The gas engine having the above-described configuration is started by the engine battery within about 1 to 2 minutes, the AC generator generates power by the starting force, and the AC power generated by the gas engine is transmitted to the power supply side. The above problem was solved by providing a simple emergency power supply device characterized in that power is supplied and power is continuously supplied by the power of only the gas engine until the commercial power is restored.

請求項２の考案を、請求項１に記載の簡易型非常用電力供給装置において、通常時において、一定期間後に、前記総合コントロールユニット内又は屋内に設けた音声出力部から本件装置の存在又は本件装置の定期点検情報を音声出力する構成としたことを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項３の考案を、請求項１又は２に記載の簡易型非常用電力供給装置において、前記ガスエンジンの前記吸気バルブ，前記第１の点火プラグ，前記排気バルブ及び前記第２の点火プラグが４等分に配されてなることを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項４の考案を、請求項１，２又は３に記載の簡易型非常用電力供給装置において、前記ガスエンジンのシリンダ内に流入した混合気の主流が前記点火プラグの点火点を直撃せず、かつその近傍を流れるように構成されてなることを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決した。 According to the invention of claim 2, in the simplified emergency power supply device according to claim 1, the existence of the device or the present case from the voice output unit provided in the general control unit or indoors after a certain period of time in normal times. The above-mentioned problems have been solved by adopting a simple emergency power supply device characterized in that the periodic inspection information of the device is output by voice. According to the invention of claim 3, in the simplified emergency power supply device according to claim 1 or 2, the intake valve, the first spark plug, the exhaust valve and the second spark plug of the gas engine The above problem was solved by using a simple emergency power supply device characterized by being arranged in four equal parts. According to the invention of claim 4, in the simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, or 3, the mainstream of the air-fuel mixture flowing into the cylinder of the gas engine does not directly hit the ignition point of the spark plug. The above problem has been solved by using a simple emergency power supply device characterized by being configured to flow in the vicinity thereof.

請求項５の考案を、請求項１，２，３又は４に記載の簡易型非常用電力供給装置において、前記ガスエンジンを４気筒直列構成としてなることを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項６の考案を、請求項１，２，３，４又は５に記載の簡易型非常用電力供給装置において、前記ガスエンジンと前記交流発電機との間にフライホイールが設けられてなることを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項７の考案を、請求項６に記載の簡易型非常用電力供給装置において、前記フライホイールと前記交流発電機とはスプライン結合されてなることを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決した。 The simplified emergency power supply device according to claim 1, wherein the gas engine has a 4-cylinder series configuration in the simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, 3 or 4. By doing so, the above-mentioned problem was solved. According to the invention of claim 6, in the simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, a flywheel is provided between the gas engine and the alternator. The above-mentioned problems have been solved by using a simple emergency power supply device characterized by the above. According to the invention of claim 7, in the simplified emergency power supply device according to claim 6, the flywheel and the alternator are spline-coupled to form a simplified emergency power supply device. By doing so, the above-mentioned problem was solved.

請求項８の考案を、請求項１，２，３，４，５，６又は７に記載の簡易型非常用電力供給装置において、複数の前記オン・オフスイッチを前記総合コントロールユニットからの信号でオン・オフさせ、且つその電力はエンジンコントロールユニットと同等の低電圧の前記エンジン用バッテリから供給することを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項９の考案を、請求項１，２，３，４，５，６，７又は８に記載の簡易型非常用電力供給装置において、前記オン・オフスイッチをオン・オフリレースイッチとしたことを特徴とする簡易型非常用電力供給装置としたことにより、前記課題を解決したものである。 According to the invention of claim 8, in the simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, a plurality of the on / off switches are set by signals from the integrated control unit. The problem was solved by using a simple emergency power supply device that is turned on and off and the power is supplied from the engine battery having a low voltage equivalent to that of the engine control unit. The invention of claim 9 is that the on / off switch is an on / off relay switch in the simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8. This is a solution to the above-mentioned problems by providing a simple emergency power supply device characterized by the above.

請求項１の考案においては、特に、大災害などで、複数回に亘って、商用電源が喪失した場合でも、良好に対応できる。また、本考案では、停電時の瞬時には対応できなくとも（約数十秒のみが停電状態）、停電時が１日から３日間程度続いたとしても、ガスエンジンによる交流発電機の発電にて十分に対応できるし、特に、災害などで、複数回に亘って（熊本大震災等）、商用電源が喪失した場合にも、その電力の一部で先に消費した電気エネルギを補充するため、繰り返しの停電にも十分に対応できる利点がある。また、前記ガスエンジンはＬＰＧ使用とした効果として、日本全国のどこにでも存在しており、緊急時に極めて効率的な支援、復旧が可能にできる。 In the invention of claim 1, even if the commercial power supply is lost a plurality of times due to a major disaster or the like, it can be satisfactorily dealt with. In addition, according to the present invention, even if it is not possible to respond instantly at the time of a power failure (only about several tens of seconds are in a power failure state), even if the power failure lasts for about 1 to 3 days, the gas engine can generate electricity from the alternator. In particular, even if the commercial power source is lost multiple times (such as the Great Kumamoto Earthquake) due to a disaster, etc., a part of that power will be used to replenish the electrical energy consumed earlier. It has the advantage of being able to adequately handle repeated power outages. In addition, the gas engine exists everywhere in Japan as an effect of using LPG, and it is possible to enable extremely efficient support and restoration in an emergency.

特に、請求項１の考案では、停電時において、停電時と同時に適所に設けた音声出力部から僅かな時間以内に非常電力を給電するとの音声出力する構成（スピーカ出力構成）としたことで、本考案装置の使用者にとって絶大なる安心感を提供できる。請求項２の考案では、日常時において、一定期間後に、所定位置にて音声出力部から本装置の定期点検情報を音声出力することで、危機管理等を十二分にできる利点がある。請求項３乃至５の考案では、特に、燃焼効率を上げ、ガスエンジンの立上げを良好にできる。請求項６及び７の考案では、ガスエンジンのエンストを防止できる。請求項８の考案では、制御を簡易且つ確実にできる。請求項９の考案では、リレー装置が簡易な構成で安価に提供できる等の効果を奏する。 In particular, in the invention of claim 1, in the event of a power failure, an audio output configuration (speaker output configuration) is provided in which emergency power is supplied from an audio output unit provided at an appropriate position at the same time as the power failure within a short time. It is possible to provide a great sense of security for the user of the device of the present invention. The invention of claim 2 has an advantage that crisis management and the like can be fully performed by outputting the periodic inspection information of the present device by voice from the voice output unit at a predetermined position in daily life after a certain period of time. In the inventions of claims 3 to 5, the combustion efficiency can be improved and the start-up of the gas engine can be improved. According to the inventions of claims 6 and 7, the engine stall of the gas engine can be prevented. According to the invention of claim 8, control can be performed easily and reliably. The invention of claim 9 has an effect that the relay device can be provided at low cost with a simple configuration.

電力会社や自家用発電機などの主電源から正常に電力が供給されているときの本考案の通常時の構成図である。It is a block diagram in a normal time of this invention when electric power is normally supplied from the main power source of an electric power company or a private power generator. 非常時において、ガスエンジンが作動して交流発電機から安定して電力が供給しているときの状態の構成図である。It is a block diagram of the state when the gas engine operates and the electric power is stably supplied from the alternator in an emergency. （Ａ）は本考案のフローを示す図表、(Ｂ)は本考案においての常用時及び非常時の状態簡易図である。(A) is a chart showing the flow of the present invention, and (B) is a simplified diagram of the state during normal use and emergency in the present invention. （Ａ）は単気筒箇所の平面図、(Ｂ)は(Ａ)のＹ１−Ｎ−Ｏ−Ｘ線矢視拡大断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ２−Ｙ２矢視拡大断面図である。(A) is a plan view of a single cylinder portion, (B) is an enlarged cross-sectional view taken along the line Y1-N-O-X of (A), and (C) is an enlarged cross-sectional view taken along the line Y2-Y2 of (A). is there. 単気筒箇所の拡大状態斜視図である。It is an enlarged perspective view of a single cylinder part. （Ａ）はガスエンジンのクランクシャフトの一部とフライホイールとが分離状態の一部断面とする拡大側面図、(Ｂ)はクランクシャフトの一部にフライホイールを固着した後に、該フライホイールに交流発電機の駆動軸を取付けんとする一部断面とする拡大状態図である。(A) is an enlarged side view showing a part of the crankshaft of the gas engine and the flywheel in a separated state, and (B) shows the flywheel after fixing the flywheel to a part of the crankshaft. It is an enlarged state view with a partial cross section to which the drive shaft of an alternator is attached. （Ａ）はフライホイール取付箇所の別の実施形態の一部断面とする一部拡大側面図、(Ｂ)は回転慣性モーメントを大きくしたフライホイールを取付けた状態下での急激な電気負荷の増大によるエンジン回転数の低下と出力回復特性の改善効果を比較するグラフである。(A) is a partially enlarged side view showing a partial cross section of another embodiment of the flywheel mounting location, and (B) is a sudden increase in electric load when a flywheel with a large rotational moment of inertia is mounted. It is a graph comparing the reduction of the engine speed and the improvement effect of the output recovery characteristic by. 直列４気筒とした本考案の主要部の平面図である。It is a top view of the main part of this invention which made in-line four cylinders. ＬＰＧ流入箇所の作用状態図である。It is a phase diagram of the operation state of the LPG inflow point. 電力会社や自家用発電機などの主電源から正常に電力が供給されているときの本考案の通常時の構成図であって、特に、音声出力部を設けて音声吹き出しを図解した図である。It is a normal configuration diagram of the present invention when electric power is normally supplied from a main power source of an electric power company or a private power generator, and in particular, it is a diagram illustrating an audio blowout by providing an audio output unit. 非常時において、ガスエンジンが作動して交流発電機から安定して電力が供給しているときの状態の構成図であって、特に、音声出力部を設けて音声吹き出しを図解した図である。It is a block diagram of the state when the gas engine operates and the electric power is stably supplied from the alternator in an emergency, and in particular, it is the figure which illustrated the voice blowout by providing the voice output part. 本考案内の組込みの音声出力部回路のフローチャート図である。It is a flowchart of the built-in audio output part circuit in this invention.

以下、本考案の実施形態について図面に基づいて説明すると、図１及び図２は本考案の構成図及び動作を示した状態図である。図１が通常時の構成図であって、図２が非常時の動作状態図である。これらの図において、本来なら単相交流や直流ならば配線は２本、３相交流なら３本の配線が必要であるが、図を見やすくするため１本の線で代表して、接続関係を表すことにする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 are state diagrams showing a configuration diagram and an operation of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram in a normal state, and FIG. 2 is an operation state diagram in an emergency. In these figures, two wires are required for single-phase AC and DC, and three wires are required for three-phase AC. However, to make the figure easier to see, one line is used to represent the connection relationship. I will represent it.

図１は、発電所や工場や船舶などの自家発電設備から通常時において、商用電源が供給されているときの状態を示す。本考案の主要な構成としては、小型乃至中型のガスエンジン１と、該ガスエンジン１の起動により発電する交流発電機１３と、複数のオン・オフスイッチと、該オン・オフスイッチを制御する総合コントロールユニット２６（「ＴＣＵ」とも称する。）、低電圧のエンジン用バッテリ５から供給されるエンジンコントロールユニット９（「ＥＣＵ」とも称する。）等が備えらえている。 FIG. 1 shows a state in which commercial power is supplied in a normal time from a private power generation facility such as a power plant, a factory, or a ship. The main configuration of the present invention is a small to medium-sized gas engine 1, an AC generator 13 that generates power by starting the gas engine 1, a plurality of on / off switches, and a comprehensive control of the on / off switches. A control unit 26 (also referred to as “TCU”), an engine control unit 9 (also referred to as “ECU”) supplied from a low-voltage engine battery 5 and the like are provided.

図１において、ガスエンジン１と燃料供給装置２と交流発電機１３とを備えた発電装置であって、燃料としては液化石油ガス（ＬＰＧ）用のガスボンベ６が使用される。小型乃至中型の非常用電源であるため前記ガスエンジン１は約５００cc超え〜約５０００ｃｃの小型乃至中型排気量である。該ガスエンジン１は一つのシリンダに２個の点火プラグを配設した多点点火エンジンである。これにより着火の機会を増やすとともに、急速燃焼を実現して熱効率（燃費）の改善できる。２点点火によりエンジンの始動時間が短くなる。 In FIG. 1, a power generation device including a gas engine 1, a fuel supply device 2, and an alternator 13 is used, and a gas cylinder 6 for liquefied petroleum gas (LPG) is used as a fuel. Since it is a small to medium-sized emergency power source, the gas engine 1 has a small to medium-sized displacement of more than about 500 cc to about 5000 cc. The gas engine 1 is a multi-point ignition engine in which two spark plugs are arranged in one cylinder. As a result, the chances of ignition can be increased, and rapid combustion can be realized to improve thermal efficiency (fuel efficiency). Two-point ignition shortens the engine start time.

前記ガスエンジン１は、ピストン１０が上下運動可能に収納されたシリンダ１１の上部にはシリンダヘッド１２が設けられ、該シリンダヘッド１２の下面が扁平弧状膨出面として形成されている。該シリンダヘッド１２の上面側から平面的に見て、点火プラグ１３を２個と吸気バルブ１５及び排気バルブ１７が設けられている。前記吸気バルブ１５，前記点火プラグ１３，前記排気バルブ１７及び前記点火プラグ１３が４等分で周回りに配されている〔図４（Ａ）参照〕。 In the gas engine 1, a cylinder head 12 is provided above a cylinder 11 in which a piston 10 is housed so as to be able to move up and down, and the lower surface of the cylinder head 12 is formed as a flat arc-shaped bulging surface. Two spark plugs 13, an intake valve 15 and an exhaust valve 17 are provided when viewed in a plane from the upper surface side of the cylinder head 12. The intake valve 15, the spark plug 13, the exhaust valve 17, and the spark plug 13 are arranged around the circumference in four equal parts [see FIG. 4 (A)].

前記扁平球面状凹面１２ａの曲率半径Ｒは、前記シリンダ１１の中心軸ｎ上の任意の点Ｐに位置している。さらに、２個の前記点火プラグ１３の中心軸ｍも、前記吸気バルブ１５の中心軸ｗ及び排気バルブ１７の中心軸ｕも、それぞれ前記点Ｐ上を通過するように構成されている。つまり、前記点火プラグ１３の中心軸ｍも、前記吸気バルブ１５（吸気ポート１４の入口部）の中心軸ｗ及び排気バルブ１７（排気ポート１６の出口部）の中心軸ｕも、曲率半径Ｒなる前記扁平球面状凹面１２ａの球面の法線上に存在している。このような三次元としての燃焼室が構成されている。 The radius of curvature R of the flat spherical concave surface 12a is located at an arbitrary point P on the central axis n of the cylinder 11. Further, the central axis m of the two spark plugs 13, the central axis w of the intake valve 15 and the central axis u of the exhaust valve 17 are configured to pass on the point P, respectively. That is, the central axis m of the spark plug 13, the central axis w of the intake valve 15 (inlet portion of the intake port 14), and the central axis u of the exhaust valve 17 (outlet portion of the exhaust port 16) have a radius of curvature R. It exists on the normal line of the spherical surface of the flat spherical concave surface 12a. Such a three-dimensional combustion chamber is configured.

特に前記吸気バルブ１５に吸気させる吸気ポート１４は、前記吸気バルブ１５からの吸気が前記シリンダ１１を平面的に見て、接線方向乃至接線に近似する方向から該シリンダ１１内に流入して渦流（スワールＧ）になるように構成されている。該シリンダ１１内のピストン１０が下降時において、このスワールＳ（渦流）が発生するようになっている。 In particular, in the intake port 14 for sucking air into the intake valve 15, the intake air from the intake valve 15 flows into the cylinder 11 from a tangential direction or a direction close to the tangential line when the cylinder 11 is viewed in a plane, and a vortex flow ( It is configured to be a swirl G). This swirl S (vortex flow) is generated when the piston 10 in the cylinder 11 is lowered.

該スワールＳ（渦流）にても方向性は確保できることがある。十分な方向性の確保のためには次の構成とすることが多い。特に、前記扁平球面状凹面１２ａの下側面に、略三日月状又は台形山形状等の膨出部１２ｂが、１つの前記点火プラグ１３の手前側であって、且つ前記スワールＳ（渦流）の下流側になるようにして設けられている。該スワールＳ（渦流）の内容を詳述すると、スワールＳ（渦流）の主流が前記点火プラグ１３の点火点を直撃せず、かつその近傍を流れるように構成されている〔図４（Ａ）参照〕。 Directionality may be secured even in the swirl S (vortex). The following configuration is often used to ensure sufficient directionality. In particular, on the lower surface of the flat spherical concave surface 12a, a bulging portion 12b having a substantially crescent shape or a trapezoidal mountain shape is on the front side of one spark plug 13 and downstream of the swirl S (vortex flow). It is provided so as to be on the side. To elaborate on the contents of the swirl S (vortex flow), the main stream of the swirl S (vortex flow) is configured so as not to directly hit the ignition point of the spark plug 13 and to flow in the vicinity thereof [FIG. 4 (A)). reference〕.

前記膨出部１２ｂは、略三日月状であって縦断面は略三角状をなし〔図４（Ａ）及び（Ｂ）参照〕、前記スワールＳ（渦流）の流れを変更する働きを成すものであり、最高位の高さは１ｍｍ前後でもよい。前記膨出部１２ｂ箇所でも、前記スワールＳ（渦流）は小さな乱流状態を起こし得る。また、前記膨出部１２ｂは、富士山を扁平状にした台形山形状又は該台形山形状を半分（縦割り）に形成されても（図示しない）、前述の三日月タイプの膨出部１２ｂと同様の効果を奏する。また、前記膨出部１２ｂは、前記スワールＳ（渦流）の方向性を変え得れば、その形状には限定されない。 The bulging portion 12b has a substantially crescent shape and a substantially triangular vertical cross section [see FIGS. 4 (A) and 4 (B)], and functions to change the flow of the swirl S (vortex). Yes, the highest height may be around 1 mm. The swirl S (vortex flow) can also cause a small turbulent flow state at the bulging portion 12b. Further, the bulging portion 12b is the same as the above-mentioned crescent type bulging portion 12b even if a trapezoidal mountain shape obtained by flattening Mt. Fuji or the trapezoidal mountain shape is formed in half (not shown). Play the effect of. Further, the shape of the bulging portion 12b is not limited as long as the direction of the swirl S (vortex) can be changed.

さらに、図４（Ａ）及び（Ｂ）においては、主流対反主流の流量が８対２程度が好適である。反主流が存在するために、気流の乱れが発生してミキシング改善と共にガス（ＬＰＧ）燃焼の促進を一層良好にできる。このような構成は従来には存在しない大きな利点である。特に、図５に示すように、前記スワールＳ（渦流）における主流は、前記シリンダ１１内において、反主流を受けて速度が徐々に遅くなると同時に細かな乱流状態を呈するものであり、このときこそが、気体なる空気（エア）と気体なるＬＰＧとを渾然一体にできる。 Further, in FIGS. 4A and 4B, it is preferable that the flow rate of the mainstream vs. the anti-mainstream is about 8: 2. Due to the presence of the anti-mainstream, turbulence of the airflow is generated, which can improve mixing and further promote gas (LPG) combustion. Such a configuration is a great advantage that does not exist in the past. In particular, as shown in FIG. 5, the main stream in the swirl S (vortex flow) exhibits a fine turbulent flow state in the cylinder 11 at the same time as the velocity gradually decreases due to the anti-main stream. It is precisely that the gaseous air (air) and the gaseous LPG can be integrated together.

仮に、強いスワールＳ（渦流）の主流が前記点火プラグ１３の点火点（スパークギャップ）を直撃すると、この部分の温度が下がり（例えば、４５０℃以下）、遊離カーボンが発生して先端部を汚損して火花が飛びにくくなるが、この先端部の直撃を避けながら、新しい混合気を点火点（スパークギャップ）に流れ込ませるようにする。そして、一旦、火がつくとスワールＳ（渦流）により火炎は極めて急激に燃焼空間（シリンダヘッド１２とシリンダ１１内壁面とピストン１０頂面で区画された空間全体）に三次元的に広がってゆきガスの燃焼効率を格段を上昇し得る。 If the mainstream of a strong swirl S (vortex flow) hits the ignition point (spark gap) of the spark plug 13 directly, the temperature of this portion drops (for example, 450 ° C. or less), free carbon is generated, and the tip portion is soiled. This makes it difficult for sparks to fly, but while avoiding the direct hit of this tip, let the new air-fuel mixture flow into the ignition point (spark gap). Then, once ignited, the flame spreads three-dimensionally in the combustion space (the entire space partitioned by the cylinder head 12, the inner wall surface of the cylinder 11 and the top surface of the piston 10) due to the swirl S (vortex flow). The combustion efficiency of gas can be significantly increased.

この燃焼効率は、前記曲率半径Ｒなる前記扁平球面状凹面１２ａの球面としての三次元の燃焼室と、前記点火プラグ１３の点火点を避けたスワールＳ（渦流）とが相俟って極めて良好なる効果を奏する。さらに、停電直後におけるガスエンジン１の始動も極めて早期に立ち上げることができる最大の利点がある。
なお、前記点火プラグ１３の中心軸ｍと前記シリンダ１１の中心軸ｎとの角度θも、前記吸気バルブ１５の中心軸ｗと前記シリンダ１１の中心軸ｎとの角度θも、前記排気バルブ１７の中心軸ｕと前記シリンダ１１の中心軸ｎとの角度θもそれぞれ同一角度で、且つ約１２°〜約１４°に構成されている。 This combustion efficiency is extremely good in combination with the three-dimensional combustion chamber as a spherical surface of the flat spherical concave surface 12a having the radius of curvature R and the swirl S (vortex flow) avoiding the ignition point of the spark plug 13. It has the effect of Further, there is the greatest advantage that the gas engine 1 can be started very early immediately after a power failure.
The angle θ between the central axis m of the spark plug 13 and the central axis n of the cylinder 11 and the angle θ between the central axis w of the intake valve 15 and the central axis n of the cylinder 11 are also the exhaust valve 17. The angle θ between the central axis u of the cylinder 11 and the central axis n of the cylinder 11 is also the same, and is configured to be about 12 ° to about 14 °.

以上の説明では、単気筒のガスエンジン１であったが、本考案は、約２千ｃｃ以上では、複数気筒に構成することが多い。図８では、４気筒直列タイプであり、かかる場合には、吸気ダクト１８の途中で２股に分かれ、さらに、前記シリンダヘッド１２内における吸気ポート１４箇所において２つに分かれて構成されて、この端部が各シリンダ１には、それぞれ、前述した単気筒構成と同様に、前記吸気バルブ１５からの吸気が前記シリンダ１１を平面的に見て、接線方向乃至接線に近似する方向から該シリンダ１１内に流入して渦流（スワールＧ）になるように構成されている。図８において、例えば、単気筒で８００ｃｃで、４気筒では、３２００ｃｃというように構成されることもある。 In the above description, the gas engine 1 is a single cylinder, but the present invention is often configured to have a plurality of cylinders at about 2,000 cc or more. In FIG. 8, it is a 4-cylinder series type, and in such a case, it is divided into two in the middle of the intake duct 18, and further divided into two at 14 intake ports in the cylinder head 12. Similar to the single-cylinder configuration described above, each cylinder 1 has an end portion, and the cylinder 11 is viewed from the tangential direction or a direction close to the tangential line when the intake air from the intake valve 15 is viewed in a plane. It is configured to flow in and become a vortex (swirl G). In FIG. 8, for example, a single cylinder may be configured with 800 cc, and a four cylinder may be configured with 3200 cc.

それぞれの前記シリンダヘッド１２の上面側から平面的に見て、前記吸気バルブ１５，前記点火プラグ１３，前記排気バルブ１７及び前記点火プラグ１３が４等分で周回りに配されている〔図８参照〕。そして、前記吸気バルブ１５に吸気させる吸気ポート１４は、前記吸気バルブ１５からの吸気が前記シリンダ１１を平面的に見て、接線方向乃至接線に近似する方向から該シリンダ１１内に流入して渦流（スワールＧ）になるように構成されている。このスワールＧ現象は、全て単気筒と同一である。 When viewed in a plane from the upper surface side of each of the cylinder heads 12, the intake valve 15, the spark plug 13, the exhaust valve 17, and the spark plug 13 are arranged around the circumference in four equal parts [FIG. 8]. reference〕. Then, in the intake port 14 for sucking air into the intake valve 15, the intake air from the intake valve 15 flows into the cylinder 11 from a tangential direction or a direction close to the tangential line when the cylinder 11 is viewed in a plane, and a vortex flows. It is configured to be (Swirl G). This swirl G phenomenon is the same as that of a single cylinder.

図１，図２に示すように、前記ガスボンベ２９には減圧バルブ２８が設けられ、ここから供給配管２５が配置され、該供給配管２５の他端は、前記吸気ポート１２の手前の吸気ダクト１８のオリフィス１８ａ内に連通するように構成されている。前記ガス配管２５には、電磁弁２７，調圧バルブ２６を介してＬＰＧが前記吸気ポート１２に流入され、最終的には、スロットルアクチュエータ２１によるスロットル２０を適宜開いて噴出される。つまり、前記燃料供給装置２としては、該スロットル２０，スロットルアクチュエータ２１，ガス配管２５，調圧バルブ２６，電磁弁２７，減圧バルブ２８，ガスボンベ２９にて構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a pressure reducing valve 28 is provided in the gas cylinder 29, and a supply pipe 25 is arranged from the pressure reducing valve 28. The other end of the supply pipe 25 is an intake duct 18 in front of the intake port 12. It is configured to communicate with the orifice 18a of the. LPG flows into the intake port 12 via the solenoid valve 27 and the pressure regulating valve 26, and finally, the throttle 20 by the throttle actuator 21 is appropriately opened and ejected into the gas pipe 25. That is, the fuel supply device 2 includes the throttle 20, the throttle actuator 21, the gas pipe 25, the pressure adjusting valve 26, the solenoid valve 27, the pressure reducing valve 28, and the gas cylinder 29.

燃料は前述したように、入手が容易でガスボンベ２９に充填されていて輸送に便利な液化石油ガス（ＬＰＧ）を用いる。該ＬＰＧは長期間の保存でもガソリンや軽油のように変質しない利点がある。さらに、これまでの軽油を燃料とする圧縮着火のディーゼルエンジンよりも、始動時間が短く、二酸化炭素や窒素酸化物の排出が少ない利点もある。図中４４はラジエータ、４５はファンモータである。 As described above, liquefied petroleum gas (LPG), which is easily available and is filled in the gas cylinder 29 and is convenient for transportation, is used as the fuel. The LPG has the advantage that it does not deteriorate like gasoline or light oil even when stored for a long period of time. In addition, it has the advantages of shorter starting time and less carbon dioxide and nitrogen oxide emissions than conventional diesel engines that use light oil as fuel for compression ignition. In the figure, 44 is a radiator and 45 is a fan motor.

図１の日常時において、エンジン用バッテリ５にパワーコンディショナ７２で低電圧（例えば１２Ｖ）の直流に変換して充電作業を行う（破線参照）。なお、前記エンジン用バッテリ５は、自動車用の１２Ｖの鉛・希硫酸バッテリなどを用いることが多い。また、図１において、総合コントロールユニット（ＴＣＵ）６１の電力は、前記エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６２と同じに低電圧のエンジン用バッテリ５から供給されるように構成されている。 In the daily life of FIG. 1, the engine battery 5 is converted into a low voltage (for example, 12V) direct current by the power conditioner 72 and charged (see the broken line). As the engine battery 5, a 12 V lead / dilute sulfuric acid battery for automobiles is often used. Further, in FIG. 1, the electric power of the integrated control unit (TCU) 61 is configured to be supplied from the low-voltage engine battery 5 in the same manner as the engine control unit (ECU) 62.

図１の状態では、商用電源の状態(電気が来ているか否か)はＰ１から固定抵抗８５を通して主電源信号ライン８６を経て前記総合コントロールユニット（ＴＣＵ）６１にかかる電圧で判断するように構成されている。前記固定抵抗８５の存在にて前記総合コントロールユニット（ＴＣＵ）６１が微弱な電流で停電か否かを判断できるからである。該総合コントロールユニット（ＴＣＵ）６１内にも抵抗がありこの前後の電圧を監視しておけば、もし主電源（商用電源）が喪失すれば、この電圧がゼロとなる。 In the state of FIG. 1, the state of the commercial power supply (whether or not electricity is coming) is determined by the voltage applied to the integrated control unit (TCU) 61 from P1 through the fixed resistor 85 through the main power supply signal line 86. Has been done. This is because the presence of the fixed resistor 85 allows the integrated control unit (TCU) 61 to determine whether or not there is a power failure with a weak current. There is also a resistor in the integrated control unit (TCU) 61, and if the voltage before and after this is monitored, if the main power supply (commercial power supply) is lost, this voltage becomes zero.

通常時においては、図１に示すように、オン・オフスイッチ８１は閉じており、主電源からの電力は太い矢印のようにＰ１からＰ２を経て出力する。前記オン・オフスイッチ８１は前記総合コントロールユニット(ＴＣＵ：Total Control Unit)６１からの信号で回路をオン・オフする機能を具備している。スイッチは電磁的に接点を開閉しても、トランジスタを用いた通常の無接点スイッチでもよい。 In the normal state, as shown in FIG. 1, the on / off switch 81 is closed, and the electric power from the main power source is output from P1 to P2 as shown by a thick arrow. The on / off switch 81 has a function of turning on / off a circuit by a signal from the total control unit (TCU) 61. The switch may open and close the contacts electromagnetically, or may be a normal non-contact switch using a transistor.

次に、非常時においての動作説明を図２に基づいて説明する。
何等かの事故等により商用電源が喪失したことを検出すると、図1において、前記総合コントロールユニット(ＴＣＵ)６１の作動にて前記オン・オフスイッチ８１が開き、前記オン・オフスイッチ８２が閉じる。前述の各オン・オフスイッチ８１、８２のオン・オフ状態は瞬時である。 Next, an explanation of the operation in an emergency will be described with reference to FIG.
When it is detected that the commercial power supply is lost due to some accident or the like, in FIG. 1, the on / off switch 81 is opened and the on / off switch 82 is closed by the operation of the integrated control unit (TCU) 61. The on / off states of the above-mentioned on / off switches 81 and 82 are instantaneous.

本考案では、商用電源が喪失した瞬間に、ブラックアウト状態となる。この瞬間から、ガスエンジン1にて発電し長時間に亘って本格的に電力を供給し続けるときの本考案の特徴について説明するが、その前に前記ガスエンジン１が始動するまでの過程について述べる。まず、前記総合コントロールユニット（ＴＣＵ）６１で、商用電源（主電源）の喪失を検出するとその信号は、該総合コントロールユニット（ＴＣＵ）６１からエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６２に伝えられる。 In the present invention, the blackout state occurs at the moment when the commercial power supply is lost. From this moment, the features of the present invention when power is generated by the gas engine 1 and the electric power is continuously supplied for a long time will be described, but before that, the process until the gas engine 1 is started will be described. .. First, when the integrated control unit (TCU) 61 detects the loss of a commercial power source (main power source), the signal is transmitted from the integrated control unit (TCU) 61 to the engine control unit (ECU) 62.

該エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６２からの信号でスターターリレー４２はエンジン用バッテリ（１２Ｖ）５の電源でスタータモータ４１を駆動する。同時に前記エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６２の信号にてガスボンベ２９（ＬＰＧ用）から通常用いる機械式の減圧バルブ２８を経て来たガスを遮断していた電磁弁２７に通電してこれを開く。 The starter relay 42 drives the starter motor 41 with the power supply of the engine battery (12V) 5 by the signal from the engine control unit (ECU) 62. At the same time, the signal from the engine control unit (ECU) 62 energizes the solenoid valve 27 that shuts off the gas that has passed through the mechanical pressure reducing valve 28 that is normally used from the gas cylinder 29 (for LPG) to open it.

同時に殆ど大気圧に燃料の圧力を調整する調圧バルブ２６を作動させ、燃料をガスエンジン1の燃料供給装置２に供給する態勢が整う。一方、ガスエンジン１の運転に不可欠なエンジンオイルの供給は電動のオイルポンプ４６で、冷却水も電動のウォーターポンプ４７で循環させる。 At the same time, the pressure adjusting valve 26 that adjusts the fuel pressure to almost atmospheric pressure is operated, and the system is ready to supply the fuel to the fuel supply device 2 of the gas engine 1. On the other hand, the engine oil that is indispensable for the operation of the gas engine 1 is supplied by the electric oil pump 46, and the cooling water is also circulated by the electric water pump 47.

前記スタータモータ４１が回転すると、ガスエンジン１がクランキングされて吸入によって発生する負圧にて燃料供給装置２で計量された燃料と空気を吸入して、圧縮し点火して始動する。この始動性は多点点火（２個の点火プラグ１３を配設した）とガス燃料のためディーゼルエンジンに比べると格段に優れている。 When the starter motor 41 rotates, the gas engine 1 is cranked, and the fuel and air measured by the fuel supply device 2 are sucked by the negative pressure generated by the suction, compressed, ignited, and started. This startability is significantly superior to that of a diesel engine because of multi-point ignition (with two spark plugs 13 arranged) and gas fuel.

ガスエンジン１が始動して定格の回転数に達し、これと同一回転数で回る交流発電機３から電力が供給できるようになると、オン・オフスイッチは図１の状態から図２のように切り換わって閉じる。ここで、ガスエンジン１の回転速度はクランクセンサ４８で検出した点火時期制御用の上死点信号を勘定して回転数を算出する。これが所定の回転数、例えば、約２０００rpmになるように、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６２の信号にて燃料供給装置２のスロットル２０の開度を調整する。 When the gas engine 1 starts and reaches the rated rotation speed, and power can be supplied from the AC generator 3 that rotates at the same rotation speed, the on / off switch is turned off from the state of FIG. 1 as shown in FIG. Close instead. Here, the rotation speed of the gas engine 1 is calculated by counting the top dead center signal for ignition timing control detected by the crank sensor 48. The opening degree of the throttle 20 of the fuel supply device 2 is adjusted by the signal of the engine control unit (ECU) 62 so that this becomes a predetermined rotation speed, for example, about 2000 rpm.

前記オン・オフスイッチ８１は開いたままであるがオン・オフスイッチ８２は閉じる。前記交流発電機３は、通常の２００Ｖ程度の三相交流である。これで発電した交流を交流→交流インバータ７１にて前記主電源と同じ電力と周波数の交流として調整する。これで、閉じているオン・オフスイッチ８２及びＰ２から出力される。また、前記パワーコンディショナ７２で低電圧の直流に変換されて前記エンジン用バッテリ５も充電するように構成されている。 The on / off switch 81 remains open, but the on / off switch 82 closes. The alternator 3 is a normal three-phase alternating current of about 200 V. The AC generated by this is adjusted by the AC → AC inverter 71 as an AC having the same power and frequency as the main power source. Now, the output is output from the closed on / off switches 82 and P2. Further, the power conditioner 72 is configured to be converted into a low-voltage direct current to charge the engine battery 5.

以上のように、何等かの事故等により商用電源が喪失した瞬間から電力はブラックアウトするが、本考案のガスエンジン１が始動して定格の回転数に達して回る交流発電機３から電力が供給できるようになるまでに、僅かな時間（約１０〜約４０秒前後）が掛かるのみである。このような僅かな時間（図３においてｂ工程時間）のみがブラックアウトするのみであり、その後は、商用電力が回復するまでの最大２〜３日間程度は前記交流発電機３による電力にて賄うことできる優れた考案である。 As described above, the electric power is blacked out from the moment when the commercial power source is lost due to some accident or the like, but the electric power is generated from the AC generator 3 which starts the gas engine 1 of the present invention and reaches the rated rotation speed. It takes only a short time (about 10 to about 40 seconds) before it can be supplied. Only such a short time (process time b in FIG. 3) is blacked out, and after that, the power generated by the alternator 3 covers up to about 2 to 3 days until the commercial power is restored. It is an excellent idea that can be done.

このような供給電力をフロー図（図３（Ａ）参照）で説明すると、商用電源による電力をａ工程時間、ブラックアウトする時間をｂ工程時間、ガスエンジン１による発電した電力を、ｃ工程時間として表している。図３では、２回のブラックアウトが発生してその都度ガスエンジン１による給電が行われている。そのブラックアウトする時間は実際には、約１０〜約４０秒前後であり、この時のみ別の小型のＵＰＳ（無停電電源装置）にてＰＣ等の電子機器対策を行えば、大きな容量の信号機や店の電源等は本考案のガスエンジン１による発電供給にて十分に対応できるものである。 Explaining such power supply with a flow chart (see FIG. 3A), the power generated by the commercial power source is the process time a, the time to black out is the process time b, and the power generated by the gas engine 1 is the process time c. It is expressed as. In FIG. 3, two blackouts occur and power is supplied by the gas engine 1 each time. The blackout time is actually about 10 to about 40 seconds, and only at this time, if measures are taken for electronic devices such as PCs with another small UPS (uninterruptible power supply), a large-capacity traffic light The power supply of the store and the store can be sufficiently supported by the power generation supply by the gas engine 1 of the present invention.

また、図３(Ｂ)は、図３(Ａ)をより解り易く描いた表であり、商用電源ＯＮ（ａ工程時間）後に、ブラックアウト（停電）し、この停電時間（約１，２分：ｂ工程時間）が経過後に、始動したガスエンジン１による給電がＯＮ状態となり、ｃ工程時間となる。 Further, FIG. 3B is a table in which FIG. 3A is drawn in an easy-to-understand manner. After the commercial power is turned on (process time a), a blackout (power failure) occurs, and the power failure time (about 1 or 2 minutes). : B process time) elapses, the power supply by the started gas engine 1 is turned on, and the c process time is reached.

ガスエンジン１の作動中に冷却水温度が上昇すると、サーモスタット４３が開いて、冷却水がラジエータ４４を循環する。さらに、水温が上がるとファンモータ４５に通電して、冷却風で前記ラジエータ４４からの放熱を促進する。 When the temperature of the cooling water rises during the operation of the gas engine 1, the thermostat 43 opens and the cooling water circulates in the radiator 44. Further, when the water temperature rises, the fan motor 45 is energized and the cooling air promotes heat dissipation from the radiator 44.

次に燃料の消費とこれによる発電エネルギについて説明する。例として、前記ガスボンベ２９にプロパンC₃H₈が２０kgが充填されっているボンベを使った場合を想定する。C₃H₈の分子量は44、すなわち1モル、標準状態（０℃，１気圧）22.4リットルの質量が44である。一方、標準状態におけるプロパンの低発熱量(以後、発熱量と略す)は90.7MJ/m³である。 Next, the consumption of fuel and the energy generated by the fuel will be described. As an example, it is assumed that the gas cylinder 29 is filled with 20 kg of propane C ₃ H ₈ . The molecular weight of C ₃ H ₈ is 44, that is, 1 mol, and the mass of 22.4 liters under standard conditions (0 ° C, 1 atm) is 44. On the other hand, the low calorific value of propane under standard conditions (hereinafter abbreviated as calorific value) is 90.7 MJ / m ³ .

C₃H₈の1m³の質量は44g×1000/22.4＝1964gである。従って、20kgボンベには標準状態で(20kg)/(1.964kg/m³)＝10.18m³のプロパンが充填されている。その発熱量は90.7MJ/m³×10.18m³=923MJ(=923×10³kJ)となる。これだけの熱量で発電できる電気エネルギを求め、72時間1kWを供給できるかを検討する。 The mass of 1 m ³ of C ₃ H ₈ is 44 g × 1000 / 22.4 = 1964 g. Therefore, the 20 kg cylinder is filled with (20 kg) / (1.964 kg / m ³ ) = 10.18 m ³ of propane in the standard state. Its calorific value becomes ^{^{90.7MJ / m 3 × 10.18m 3 =}} 923MJ (= 923 × 10 3 kJ). Find the electrical energy that can be generated with this amount of heat, and examine whether it can supply 1 kW for 72 hours.

排気量が50１cc〜約5000ccで摩擦損失の小さい低速で回転する多点点火のエンジンで安定して得られた熱効率は42%である。発電機の効率を95%、交流→交流インバータ７１の転換効率を93%とする。また、Ｐ２端子からの出力を最大の1kWを出し続けるとして、エンジンで消費するエネルギは、 (1kJ/s)/(0.42×0.95×0.93)=2.69kJ/sとなる。923×10³kJを消費する時間は(923×10³kJ)/2.691kJ/s≒343000s、即ち95.3時間となる。20kgボンベ1本で９５時間以上(４日間の９６時間と同等)の発電が可能であり、余裕をもって目標の７２時間（３日間）を達成する。 The thermal efficiency obtained stably with a multi-point ignition engine that rotates at a low speed with a displacement of 501cc to about 5000cc and low friction loss is 42%. The efficiency of the generator is 95%, and the conversion efficiency of the AC → AC inverter 71 is 93%. Further, assuming that the maximum output from the P2 terminal is continuously output 1 kW, the energy consumed by the engine is (1 kJ / s) / (0.42 × 0.95 × 0.93) = 2.69 kJ / s. The time to consume 923 × 10 ³ kJ is (923 × 10 ³ kJ) /2.691 kJ / s ≒ 343000 s, that is, 95.3 hours. A single 20 kg cylinder can generate electricity for 95 hours or more (equivalent to 96 hours for 4 days), and achieves the target of 72 hours (3 days) with a margin.

前記ガスエンジン１が所定の出力より低い出力で定格の回転数で回っているとき、急に要求電気出力が増大したとする。負荷の増大によりエンジンの回転数は低下する。これを回復しようとしてエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６２からの信号で燃料供給装置２のスロットルを開くが所定の回転数に戻るまでには短時間ではあるが時間を要する。 It is assumed that the required electric output suddenly increases when the gas engine 1 is rotating at a rated rotation speed at an output lower than a predetermined output. The engine speed decreases as the load increases. In an attempt to recover this, the throttle of the fuel supply device 2 is opened by a signal from the engine control unit (ECU) 62, but it takes a short time but a long time to return to a predetermined rotation speed.

出力の余力が少ない小型エンジンではこれに対抗できずに、Ｐ２の出力電圧が低下したり、極端な場合にはガスエンジン１が止まってしまうことがある。小型エンジンであってもガスエンジン自体で負荷の急な増大に対応できるようにしておく場合もある。このような手段としてフライホイール９を設けることが好適である。 A small engine with a small remaining output capacity cannot cope with this, and the output voltage of P2 may drop, or in an extreme case, the gas engine 1 may stop. Even a small engine may be prepared so that the gas engine itself can cope with a sudden increase in load. It is preferable to provide the flywheel 9 as such a means.

その構造としては、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、外周囲の厚肉外周部９１と薄肉円板部９２と中央のボス部９３とからなり、該ボス部９３内に雌型スプライン９４が設けられている。前記フライホイール９は、前記ガスエンジン１のクランクシャフト１９の端部に、止着ボルト９５にて固定されている。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the structure is composed of a thick outer peripheral portion 91, a thin disk portion 92, and a central boss portion 93, and a female is formed in the boss portion 93. A mold spline 94 is provided. The flywheel 9 is fixed to the end of the crankshaft 19 of the gas engine 1 with a fastening bolt 95.

前記交流発電機３の中央に設けた雄型スプライン３１が前記フライホイール９の雌型スプライン９４に嵌合して固着されている。極めて簡易な構成で取付られている。また、図７（Ａ）に示すように、前記雌型スプライン９４を有する別体ボス部９６が設けられることもある。この場合は、前記フライホイール９を鋳物製とし、前記別体ボス部９６を鋼鉄製として、スプライン取付箇所の補強を図り得る。 A male spline 31 provided in the center of the alternator 3 is fitted and fixed to a female spline 94 of the flywheel 9. It is installed with an extremely simple configuration. Further, as shown in FIG. 7A, a separate boss portion 96 having the female spline 94 may be provided. In this case, the flywheel 9 may be made of cast metal, and the separate boss portion 96 may be made of steel to reinforce the spline mounting portion.

回転慣性モーメントＩｐ（単位はkgm²）が大きいと回転の下りが緩やかとなる。突入直後のエンジン回転数は従来型より高い。高いと吸い込み回数が多いのでミキサから前記シリンダ１内を満たすまでの時間が短くなる。すると、その間に供給される混合気の量が増大する。発生する熱エネルギが多い、即ち、力強く吹き上がる。前記回転慣性モーメントＩｐの大きさは500cc〜800ccのエンジンで1.2kgm²〜1.4kgm²であり、４シリンダの2500cc〜4500ccの火花点火エンジンと略同じ大きさである。 When the rotational moment of inertia Ip (unit: kgm ² ) is large, the descent of rotation becomes gentle. The engine speed immediately after rushing is higher than the conventional type. If it is high, the number of suctions is large, so that the time from the mixer to filling the inside of the cylinder 1 is shortened. Then, the amount of the air-fuel mixture supplied during that period increases. A large amount of heat energy is generated, that is, it blows up powerfully. The magnitude of the rotational moment of inertia Ip is 1.2kgm ^² ~1.4kgm ² at engine 500Cc～800cc, is substantially the same size as the spark ignition engine of 4 cylinder 2500Cc～4500cc.

また、図７（Ｂ）においては、前記フライホイール９を設けた本考案のグラフと従来技術とを比較した図表であり、従来技術では、非常時におけるガスエンジン１に急激な電気負荷が発生したときに、エンジン回転数が低下してエンスト限界まで立上りが下がり、収束（収斂）されるが遅く、本考案の立上げによる収束（収斂）時間は約半分であり、極めてエンストしにくい構成にできる利点がある。 Further, FIG. 7B is a chart comparing the graph of the present invention provided with the flywheel 9 with the conventional technique. In the conventional technique, a sudden electric load is generated on the gas engine 1 in an emergency. Occasionally, the engine speed drops and the rise drops to the engine stall limit, and convergence (convergence) is slow, and the convergence (convergence) time due to the start-up of the present invention is about half, making it extremely difficult to stall. There are advantages.

前記各オン・オフスイッチ８１、８２は、各々オン・オフリレースイッチとして構成することもある。主に、経済性による。また図３の表では、特に、本考案の特徴が表わされている。つまり、最下段のように、停電と復帰が所定時間（１日とから、３日とか）間隔で続いたとしても、図示はされてないが、その非常時においても、エンジン用バッテリ５を充電する構成であることによる。かかる構成は従来には存在しなかった最大の利点である。例えば、最近では、熊本大地震で、２４時間以内に震度７が２度も続いた場合でも十分に対応できる考案である。 The on / off switches 81 and 82 may be configured as on / off relay switches, respectively. Mainly due to economic efficiency. Further, in the table of FIG. 3, the features of the present invention are particularly shown. That is, even if the power failure and recovery continue at predetermined time intervals (1 day to 3 days, etc.) as shown in the lowermost stage, the engine battery 5 is charged even in an emergency, although not shown. It depends on the configuration. Such a configuration is the greatest advantage that has not existed in the past. For example, recently, it is a device that can sufficiently cope with the Kumamoto earthquake, even if the seismic intensity 7 continues twice within 24 hours.

一般には、公知技術であるスロットル２０を適宜開けると、ＬＰＧは前記オリフィス１８ａ箇所から吸気ダクト１８内に流入するが、あたかも、単に水道水が流入するようになっており、ＬＰＧも気体であり、空気とは、混合しにくい状況であり、これが、前述したように、前述したシリンダ１１内でのスワールＳ現象等によって、空気とＬＰＧとが良好に混合して、燃焼効率の良好なガスエンジン１を提供できる。 In general, when the throttle 20 which is a known technique is opened as appropriate, LPG flows into the intake duct 18 from the orifice 18a, but tap water simply flows in, and LPG is also a gas. Air is a difficult situation to mix, and as described above, the gas engine 1 has good combustion efficiency because air and LPG are mixed well by the swirl S phenomenon in the cylinder 11 described above. Can be provided.

本考案の簡易型非常用電力供給装置には、組み込みの音声出力回路を備えるようにしたものである。具体的には、図１０及び図１１に示すように、総合コントロールユニット(
ＴＣＵ)６１の内部に音声出力部６３が組み込まれている。さらに、本考案装置が屋外等
に設置されている場合には、前記総合コントロールユニット(ＴＣＵ)６１から離れた屋内の適所に音声出力部６３が配設されて同ＴＣＵ６１に組み込まれている。前記音声出力部６３はコンピュータから出力されたり、或いはスピーカが内蔵されることもある。 The simplified emergency power supply device of the present invention is provided with a built-in audio output circuit. Specifically, as shown in FIGS. 10 and 11, the comprehensive control unit (
The audio output unit 63 is incorporated inside the TCU) 61. Further, when the device of the present invention is installed outdoors or the like, an audio output unit 63 is arranged at an appropriate place indoors away from the comprehensive control unit (TCU) 61 and incorporated in the TCU 61. The audio output unit 63 may be output from a computer or may have a built-in speaker.

組み込みの音声出力回路の出力としては、通常時及び非常時において常時充電されている前記エンジン用バッテリ５に連結され、この出力を前記総合コントロールユニット(ＴＣＵ)６１の制御にて音声情報として出力可能に構成されている。まず、非常時にとして突然の停電（ブラックアウト状態）であっても、本装置では、約１，２分でガスエンジン１による発電供給ができる考案であるが、停電と同時(瞬間)に、音声出力にて安心感を提供するものである。 The output of the built-in audio output circuit is connected to the engine battery 5 that is constantly charged in normal and emergency situations, and this output can be output as audio information under the control of the integrated control unit (TCU) 61. It is configured in. First, even in the event of a sudden power outage (blackout state) in an emergency, this device is devised so that the gas engine 1 can supply power in about 1 to 2 minutes. It provides a sense of security in the output.

つまり、突然の停電時においての最大の不安を感じる点を、数分以内で点灯することを音声出力（数回が好適）にて安心化させる構成である。特に、数分以内で点灯させるハード面での構成と、例え簡単なる構成であったとしても安心感保持のソフト面とが協働することで多大なる安心安全な効果を奏する簡易型非常用電力供給装置を提供できる。 In other words, it is a configuration that reassures the point of feeling the greatest anxiety in the event of a sudden power failure with audio output (preferably several times) to turn on within a few minutes. In particular, a simple emergency power supply that produces a great safety and security effect by cooperating with the hardware configuration that lights up within a few minutes and the software configuration that maintains a sense of security even if it is a simple configuration. A supply device can be provided.

非常時のフローチャートとしては、図１２に示すように、停電した（Ｓ１）瞬間に、ガスエンジン１が始動準備に入る。つまり、エンジン始動準備となる（Ｓ２）。同時に、前記総合コントロールユニット(ＴＣＵ)６１内又は屋内の音声出力部６３から第１音声が出力される（Ｓ３）。例えば、「安心して下さい。エンジン発電機が稼働します。」等である。 As a flow chart in an emergency, as shown in FIG. 12, the gas engine 1 starts preparation for starting at the moment of power failure (S1). That is, the engine is ready to start (S2). At the same time, the first sound is output from the sound output unit 63 in the integrated control unit (TCU) 61 or indoors (S3). For example, "Please rest assured. The engine generator will operate."

そして、数秒後には、ガスエンジン１の準備が完了する（Ｓ４）。この準備完了と同時に、前記音声出力部６３から第２音声が出力される（Ｓ５）。例えば、「エンジンを始動します。」等である。そして、前記スタータモータ４１を回転させてガスエンジン１をスタートオンする（Ｓ６）。 Then, after a few seconds, the preparation of the gas engine 1 is completed (S4). At the same time as this preparation is completed, the second voice is output from the voice output unit 63 (S5). For example, "Start the engine." Then, the starter motor 41 is rotated to start on the gas engine 1 (S6).

これでガスエンジン１を始動させる（Ｓ７）。該ガスエンジン１が始動して定格の回転数に達することで交流発電機３から電力が供給できる状態となる。すると、前記音声出力部６３から第３音声が出力される（Ｓ８）。例えば、「通電を開始します。」等である。この状態図が図１２である。そして、通電開始が行なわれる（Ｓ９）。 This starts the gas engine 1 (S7). When the gas engine 1 starts and reaches the rated rotation speed, electric power can be supplied from the alternator 3. Then, the third voice is output from the voice output unit 63 (S8). For example, "Start energizing." This phase diagram is shown in FIG. Then, energization is started (S9).

このようにして、ガスエンジン１の発電機によって非常時の電力供給が行なわれる。具体的には、停電時におけるＳ１からＳ９の電力供給までの一連の動作の全体時間としても約１、２分程度である。なお、停電が発生して本機が作動すると、停電の長さが短い時は問題ないが１０時間も続くと燃料の補給と共に点検をおこなうので、このときにも本考案のシステムをリセットする。 In this way, the generator of the gas engine 1 supplies electric power in an emergency. Specifically, the total time of a series of operations from S1 to S9 during a power failure is about 1 to 2 minutes. If a power failure occurs and the machine operates, there is no problem if the length of the power failure is short, but if it continues for 10 hours, the inspection will be performed along with refueling, so the system of the present invention is also reset at this time.

さらに、本考案では、通常時（停電時でないとき）においても、一定期間後に、例えば、半年おきとか、１年おきに、非常用発電機の存在や、本装置の定期点検情報をアナウンスすることで安心感を与える構成とされている。この具体的な構成としては、前記総合コントロールユニット(ＴＣＵ)６１内蔵のタイマの信号にて時間的なタイミングは制御されている。 Furthermore, in the present invention, even during normal times (when not during a power outage), the existence of an emergency generator and periodic inspection information of this device are announced after a certain period of time, for example, every six months or every other year. It is designed to give a sense of security. As a specific configuration, the temporal timing is controlled by the signal of the timer built in the integrated control unit (TCU) 61.

通常時のフローチャートとしては、図１２に示すように、所定の時間経過後において（半年後、又は１年後）（Ｓ１０）、アナウンスを行なう（Ｓ１１）。このアナウンスとしては、最重要事項として、非常電源装置の存在のお知らせを行なう。例えば、「この建物には非常発電機が設置されています。」と出力する。これでも、この建物の危機管理機能を備えた建物であることは十分に出力できる。 As a flow chart in a normal time, as shown in FIG. 12, an announcement is made after a lapse of a predetermined time (half a year or one year later) (S10) (S11). As the most important matter for this announcement, we will announce the existence of the emergency power supply device. For example, it outputs "An emergency generator is installed in this building." Even with this, it can be sufficiently output that the building has a crisis management function.

さらに、続けてのアナウンスとして、定期点検情報も出力できる。例えば、「この際、定期点検・整備をお奨めします。」等と出力する。この情報出力の重要性としては、建物所有者の管理情報と建物をユーザーとが一体化した総合的な危機管理が可能な点にある。
なお、定期点検・整備が済んだらこの本考案のシステムがリセットされ、ゼロ時間からスートする。定期点検・整備時には必ずエンジンの始動点検を行うのでスタータシグナルでリセットしてもよい。 Furthermore, as a continuous announcement, periodic inspection information can be output. For example, "At this time, we recommend regular inspection and maintenance." The importance of this information output is that comprehensive crisis management is possible in which the management information of the building owner and the user integrate the building.
After regular inspection and maintenance, the system of the present invention will be reset and the system will start from zero hours. Since the engine is always started and inspected during regular inspections and maintenance, it may be reset with a starter signal.

１…ガスエンジン、１１…シリンダ、１２…シリンダヘッド、１３…点火プラグ、
１５…吸気バルブ、１７…排気バルブ、１２ａ…扁平球面状凹面、１２ａ…膨出部、
２…燃料供給装置、３…交流発電機、５…エンジン用バッテリ、
６１…総合コントロールユニット(ＴＣＵ)、
６２…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、６３…音声出力部、
８１，８２…オン・オフスイッチ、９…フライホイール。 1 ... gas engine, 11 ... cylinder, 12 ... cylinder head, 13 ... spark plug,
15 ... Intake valve, 17 ... Exhaust valve, 12a ... Flat spherical concave surface, 12a ... Swelling part,
2 ... Fuel supply device, 3 ... AC generator, 5 ... Engine battery,
61 ... Comprehensive control unit (TCU),
62 ... Engine control unit (ECU), 63 ... Audio output unit,
81, 82 ... on / off switch, 9 ... flywheel.

Claims

A gas engine for small to medium-sized LPGs with a displacement of over 500cc to 5000cc, an AC generator that generates power by starting the gas engine, an engine battery, a plurality of on / off switches, and the on / off switch. A comprehensive control unit for controlling is provided, and two spark plugs are provided in the cylinder of the gas engine, and the first spark plug, the intake valve, the second spark plug and the cylinder are viewed in a plan view. The exhaust valves are configured to be arranged around the circumference,
In the normal state, the power supply side of the commercial power supply is energized via the on / off switch, and the sound provided in the general control unit or indoors at the same time from the moment when the commercial power supply is lost due to some accident or the like. The gas engine having the above-described configuration is provided with the engine battery from the moment when the commercial power supply is lost due to some accident or the like, while the configuration is such that the emergency power is supplied from the output unit so that the voice can be output. It is started within 2 minutes and generated by the AC generator by the starting force, the AC power generated by the gas engine is supplied to the power supply side, and the power of only the gas engine is supplied until the commercial power is restored. A simple emergency power supply device that is characterized by continuing to supply power.

In the simplified emergency power supply device according to claim 1, in a normal state, after a certain period of time, the presence of the device or the periodic inspection information of the device is voiced from the voice output unit provided in the general control unit or indoors. A simple emergency power supply device characterized by being configured to output.

In the simplified emergency power supply device according to claim 1 or 2, the intake valve, the first spark plug, the exhaust valve, and the second spark plug of the gas engine are arranged in four equal parts. A simple emergency power supply device characterized by becoming.

In the simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, or 3, the mainstream of the air-fuel mixture flowing into the cylinder of the gas engine does not directly hit the ignition point of the spark plug and flows in the vicinity thereof. A simple emergency power supply device characterized by being configured in.

The simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the gas engine has a 4-cylinder series configuration.

The simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein a flywheel is provided between the gas engine and the alternator. Power supply device.

The simplified emergency power supply device according to claim 6, wherein the flywheel and the alternator are spline-coupled.

In the simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, a plurality of the on / off switches are turned on / off by a signal from the integrated control unit, and the on / off switch thereof is turned on / off. A simple emergency power supply device characterized in that power is supplied from the engine battery having a voltage as low as that of an engine control unit.

In the simplified emergency power supply device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, the simplified emergency power supply device is characterized in that the on / off switch is an on / off relay switch. Power supply device.