JP3859537B2 - 移動電源車 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両のシャーシ上に防音室を設け、その防音室内に発電機と、その発電機を駆動するエンジンとを収納した移動電源車に関するものである。特に、発電機の側方の壁面部分を内板と外板の二重板構造とし、その内板と外板との間を防音室外から防音室内へのエアー導入通路とした移動電源車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動電源車とは、シャーシ上の防音室内に載せた発電機により電気を車外に供給する手段を有する車両のことである。防音室は、トラックのシャーシ上に設けたもの、トラクタートレーラー形式のトラックのトレーラー部分のシャーシ上に設けたもの、ワンボックスカーの運転室より後ろ側のシャーシ上に設けたものなどがある。
【０００３】
この移動電源車は、携帯電話、ＰＨＳの中継基地の非常時緊急電源、地上での航空機のエンジン停止時における電源供給手段、また、テレビ、ラジオなどの放送中継用電源や、屋外で行われる各種行事に用いる電源、及び屋内で行われる作業の常設電源に対する補強用電源などの目的で、短期使用型の電源を供給するために用いられている。
【０００４】
このような移動電源車の発電機の駆動機関としては、ガスタービンエンジン、ガスエンジン、ジーゼルエンジン、ガソリンエンジンなどを用いる。これらのエンジンは発生する騒音が大きいため、通常、上述の防音室はカバーで覆い、その騒音の低減を図った防音室としている。さらに、そのカバー内側にグラスウール等の吸音材を貼り付けて、カバーの遮音性能を向上させている場合が多い。
【０００５】
その駆動機関の中でも、特に以下の理由からディーゼルエンジンが主に用いられている。
（１） ガソリンエンジンや、タービンエンジンに比べて丈夫であり寿命が長い。
（２） ２０００ｒｐｍ以下の低回転数におけるトルクが高く、４極以上の発電機と直結して使用することができる。
（３） 熱効率がよい等の理由から、他のエンジンに比べて燃費がよい。
（４） 通常燃料として使用される軽油又はＡ重油が安価で、その取り扱いが比較的容易である。
【０００６】
なお、本発明に用いる「発電機」とは、ＪＩＳ Ｃ ４００４ （１９９２年度版）の用語の定義で定義されたものを示すが、通常は、界磁と電機子を有しそのどちらかが回転することにより、両者を相対運動させて発電する構造となっている。なお、燃料電池やナトリウム硫黄電池、鉛蓄電池などの電池類による発電装置と区別する場合は、回転型発電機ともいう。
また、界磁と電機子のうち回転する方を回転子といい、固定された方を固定子という。
【０００７】
この発電機においては、エンジンの駆動動力により回転子が回転すれば、その回転速度に比例した周波数の交流が生じるが、その交流は、そのまま負荷に供給する場合と、周波数などを変換したり、整流したりして使用する場合がある。
移動電源車などの発電装置においては、瞬時にその負荷量が大きく変動する場合があり、そのような場合にエンジンは、その負荷量の変動に時間差なしにその馬力を変動させることは不可能であるため、結果としてどうしてもその時間差の分だけ、回転子の回転速度が変動してしまう。回転速度が変動すれは、それに比例して発電機の発生する周波数も変動する。
【０００８】
この周波数の変動は、発電機の出力をそのまま負荷に供給する場合はもちろん負荷に影響するが、周波数などを変換したり、整流したりして使用する場合においても、負荷に供給する電気の周波数や電圧などの変動につながる。この周波数や電圧の変動が大きいと、負荷側の故障につながる場合や、目的の仕事を達成するに不都合となる場合がある。さらに、負荷量を急激に増やした場合には、エンジンの馬力が追従できなくなって発電機が停止してしまう場合もある。
【０００９】
このような問題に対処するため、移動電源車によっては、サイズの大きな発電機を用い、その分回転子の長さや回転半径を大きくして、その慣性モーメントの増大により瞬時の負荷変動による発電機回転子の回転速度変動を押さえる方法が取られていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、移動電源車は、もともと商用電源の不備な場所、あるいは貧弱な場所に電力を供給する目的で製造されたものであり、山中の小道や街中の路地を通過した先の場所での使用を要求されることも時々ある。
このような場合には、より小型の車両からなる移動電源車が望ましい。
【００１１】
これに対し、上述のように発電機の周波数変動を押さえるために発電機を大きくすれば、その分だけより大型の車両で移動電源車を製作しなければならず、そのため、山中の小道や街中の路地を通過することがより難しくなる。あるいは、規則上、通過を禁止される場合も出てくる。
そのため、負荷変動に対する発電機の周波数変動が小さく、しかも山中の小道や街中の路地を通過することが可能な移動電源車を製作するためにはこのような矛盾を克服する必要があるが、発明者らはこのような２つの要求を同時に満たすために新規の手段を着想し、本発明としたものである。
【００１２】
従って、本発明が解決しようとする課題は、大きな負荷変動に対する発電機の周波数変動がより小さく、しかも山中の小道や街中の路地を通過することが可能な移動電源車を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
即ち、本発明に係る移動電源車は、車両のシャーシ上に設けられた防音室を設け、その防音室内に交流を発生させる発電機と、前記車両を駆動するエンジンとは別に前記発電機を駆動するエンジンを収納し、前記発電機の回転子を回転させ且つ発電機を駆動するエンジンの出力軸に、前記発電機の周波数変動を小さくすべく、前記発電機のケーシングの内側より大きい直径のフライホイールを取り付けた点にある。
【００１４】
請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の移動電源車のエンジンを正味平均有効圧力０．８ＭＰａ以上のジーゼルエンジンとしたことである。
【００１５】
請求項３にかかる発明は、請求項１又は請求項２にかかる発明の移動電源車の、発電機の側方の壁面部分を内板と外板の二重板構造とし、その内板と外板との間を防音室外から防音室内へのエアー導入通路としたことである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の移動電源車の一実施形態について、図１から図４を用いて説明する。
図１は本実施形態の移動電源車の外観を示す斜視図であり、図中の一点鎖線Ｃは、従来の例による移動電源車の長さを示した線である。
本実施形態の移動電源車は、トラックのシャーシ４上に運転室４ｃとは独立した防音カバー１ａを有する。この防音カバー１ａの両側面には、それぞれ前後２枚の点検扉１ｃを有し、後部には発電装置操作用の扉１ｄを有する。それぞれの点検扉１ｃの下方には、外気を吸入するため、多数の吸気孔５ａがあけられている。
【００１７】
また、防音カバー１ａ上面には、油圧シリンダーにより開閉する天井蓋１ｂが取り付けられており、シャーシ４下側右側部には、トラック走行用と発電用の両方兼用の燃料タンク４ａが取り付けられている。
図２、図３、図４はそれぞれ本実施形態の移動電源車の防音カバーを切断した部分切断側面図、部分切断水平面図、部分切断後面図である。なお、正面図は通常のトラックとほぼ同じなので省略した。また、各図面の切断位置についても省略した。
【００１８】
防音カバー１ａ内は、車外に電力を供給するための発電ユニットＡを収納する防音室１とその別室６で構成されている。発電ユニットＡは発電機２と、その発電機２を駆動するため、その発電機２に直結されたディーゼルエンジン３とで構成されている。
また、シャーシ４下側左側部には、トラック走行用と発電装置運転用を兼用した蓄電池４ｂが取り付けられている。
【００１９】
防音室１前側には、防音室の別室６に設置され、エンジン３の排気音を消音するマフラー６ａと、エンジン３の排気をそのマフラー６ａに送る排気管６ｂと、マフラー６ａからの排気をトラック上方に排出する煙突６ｃが設けられている。エンジン３の前方には防音室１から別室６に通じる開口６ｄが開けられており、その開口６ｄにエンジン３の冷却水を冷却するラジエター３ａが隣接して取付けられている。
【００２０】
また、そのラジエター３ａ直後にはエンジン３に直結したラジエターファン３ｂが存在している。
発電機２後方には発電装置の制御機器を収納した制御盤２ｂ、発電装置を監視操作する操作パネル２ｃと、発電機２からの電力を車外の設備等に供給するための端子板２ａが取り付けられている。また、発電機２の上側には、防音室１に吸入された空気の一部をエンジン３の燃料の燃焼用空気としてエンジン３に吸入するためのエアークリーナー３ｃが設置されている。
【００２１】
以上のようなエンジン発電ユニットＡからは、さまざまな騒音が発生するが、その騒音を遮断するため、防音カバー１ａの内側などにはグラスウールなどの吸音材１ｅが張り詰められている。この吸音材１ｅはその厚みが大きければ大きいほどその消音効果を発揮する。
【００２２】
また、前述の吸気孔５ａは、そのままではその孔から前記騒音が装置外に筒抜けとなるため、発電機２及びエンジン３の側方の壁面部分に存在する点検扉１ｃの大部分を内板５ｂと外板５ｃの二重板構造とし、その内板５ｂと外板５ｃとの間を防音室外から防音室内へのエアー導入通路５としている。
【００２３】
より詳しくは、内板５ｂの両側部及び底部の全端部を側板５ｄ及び底板５ｅで外板５ｃに連結し、エアー導入通路５を屈曲したダクト状としている。そして、外板５ｃの内側の外、内板５ｂ、側板５ｄ、底板５ｅの両面に吸音材１ｅを張り付け、吸気孔５ａから出て行く騒音を低減している。そのため、本形態の移動電源車は、このエアー通路５形成のために、その横幅のうち多くを使用することとなる。
【００２４】
図５はこのような実施形態の移動電源車の発電ユニットの部分破断側面図である。本発明においては、発電機２の回転子２ｄを回転させるための出力軸を構成するエンジン３のクランクシャフト３ｅの軸３ｆ部分と回転子の軸２ｅ部分の結合部分に、発電機２のケーシング２ｆの内径より大きい直径のフライホイール７を取り付けた。このフライホイール７はフライホイールハウジング７ａの中に収められている。
【００２５】
このフライホイール７は全周にわたり厚肉で慣性モーメントが大きいため、負荷変動に対する発電機２の瞬時における周波数変動がより小さくなった。たとえば、発電機の負荷を定格力率、７５％負荷から２０％負荷まで急に減じたり、その逆の場合の周波数変動がより小さくなった（代表的な負荷急変試験）。
【００２６】
なお、ジーゼルエンジン３には、エンジン排気の勢いを用いて吸気側の空気を押し込むターボチャージャー３ｄが、吸気と排気の間に取り付けられている場合があるが、このような場合には、正味平均有効圧力が０．８ＭＰａ以上となる事が多い。
ここで正味平均有効圧力は次の数式により算出した値である。
【００２７】
【数１】

【００２８】
ここに、Ｐｅは発電機定格出力時におけるエンジンの軸出力（ｋＷ）：Ｖはピストンの総工程容積（リットル）：ｎは回転速度（ｍｉｎ^−１（ｒｐｍ））：Ｄはシリンダ内径（ｃｍ）：Ｓはピストンの工程（ｍ）：Ｚはシリンダ数：Πは円周率：ｉは定数で４サイクルエンジンの場合は１／２，２サイクルエンジンの場合は１とする。ただし（）内は単位である。
【００２９】
エンジン３が、このような正味平均有効圧力０．８ＭＰａ（メガパスカル）以上のジーゼルエンジンの場合は、定格周波数で無負荷運転中に突然定格負荷を加えるとエンジンがそれに耐えられずに停止してしまうことが多い。
このような場合において、本発明に係るフライホイール７を使用することにより、定格周波数で無負荷運転中に突然加えることのできる負荷量を大きくすることもできるようになる。しかも、発電機２のサイズは、発電機２のケーシング２ｆの内径より小さい直径のフライホイールを取り付けた場合と同じであるため、移動電源車の大きさも同じで済むわけである。
【００３０】
図６は従来の移動電源車の発電ユニットの部分破断側面図である。また、図７は、従来の移動電源車の防音カバーを切断した部分切断水平面図、図８は、同部分切断後面図である。
従来の発電ユニットＢのフライホイール８ａの直径は、ケーシング８ｆの内径より小さいのが通常であり、図６〜図８のように、発電機８のサイズを大きくして回転子８ｄを大きくし、その結果、負荷変動に対する発電機８の瞬時周波数変動を小さくしたものがあった。
【００３１】
しかし、回転子８ｄは、その回りに巻線を巻くため、全周にわたり厚肉のウエイトとすることができず、回転子の軸８ｅから放射状に取り付けられるなどしている。そのため、回転子８ｄの慣性モーメントを増大させようとすると、発電機８のサイズをかなり大きくしなければならない。
【００３２】
その結果、防音室９を大きくしなければならず、図７の場合は、防音室９及び防音カバー９ａの長さが長くなり、制御盤８ｂ及び操作パネル８ｃの位置が後側に延びた位置となる。図１の本発明にかかる移動電源車の後側に、従来の移動電源車の場合の車後端の位置を一点鎖線Ｃに示した。
また、図３及び図４のように本発明の移動電源車の場合には、発電機２の両横側に余裕がある。そのため、この部分にケーブル等を収納することができる。
【００３３】
これに対し、図７及び図８のように、従来の移動電源車の場合は、発電機８の両横などにその余裕がない。
また、フライホイール７，８ａ部分を含むエンジン３の回りには、そのエンジン３からの熱放射があるため、もともとケーブル等の収納スペースにはできない。そのため、フライホイール７を大きくしても、ケーブル等の収納スペース減少にはつながらない。
【００３４】
なお、発電機には、回転子の軸２ｅ，８ｅに固定されたファン２ｇ，８ｇが内蔵されており、このファンにより発電機後側からファンの方へ風を吸い込み中の巻線等を冷却するようになっている。そのための空気の通路は確保しておく必要がある。
以上、本発明の移動電源車における一実施形態について詳細に説明したが、本発明は、以上の形態以外にもその技術的思想を変更しない範囲で、種々の形態にして実現することができる。
【００３５】
例えば、図３及び図４の移動電源車の発電機２の両横側の余裕を狭くして、幅の細い移動電源車としてもよい。また、、その余裕分を、エアー導入通路５の幅の拡大に使用して防音室１内へのエアー吸入量の増大に使用してもよい。
また、移動電源車の長さを図７の移動電源車並にし、その分を、複電圧出力仕様のためのトランスや電圧切替盤などのオプション設備スペースなどに充てても良い。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１にかかる発明によると、車両のシャーシ上に防音室を設け、その防音室内に発電機と、その発電機を駆動するエンジンとを収納し、前記発電機の回転子を回転させるための前記エンジンの出力軸に、前記発電機のケーシングの内径より大きい直径のフライホイールを取り付けたことを特徴とする移動電源車としたので、大きな負荷変動に対する発電機の周波数変動がより小さく、しかも、発電機の外径や長さを大きくしないで済む。
【００３７】
そのため、幅及び高さが小さい車両からなるものとすることができるため、経済的な移動電源車とすることができるばかりでなく、山中の小道や街中の路地を通過することがより容易な移動電源車とすることができる。また、発電機の周囲に余裕が生じるので、その部分に変圧器や制御装置などのオプション装置、付属部品などを設置、収納することができる。
また、本発明は既存の移動電源車のうち発電機駆動用エンジンの出力軸部分に特徴があるのみなので、従来の移動電源車のうちその部分を改造するだけで、本発明の移動電源車とすることができる。従って、従来の移動電源車からの改造が容易であるという利点もある。
【００３８】
請求項２にかかる発明によると、移動電源車のエンジンが正味平均有効圧力０．８ＭＰａ以上のジーゼルエンジンである場合に請求項１にかかる発明を適用することにより、請求項１の効果をより顕著に奏する移動電源車とすることができる。しかも、正味平均有効圧力が０．８ＭＰａ以上のジーゼルエンジンの場合は、負荷量を急激に増やした場合に、エンジンの馬力が追従できなくなって発電機が停止してしまう可能性が多分にあるが、本発明の移動電源車とすることにより、発電機停止に至らない負荷変動量を増大させることができる。
【００３９】
請求項３にかかる発明によると、請求項１又は請求項２にかかる発明の移動電源車の発電機の側方の壁面部分を内板と外板の二重板構造とし、その内板と外板との間を防音室外から防音室内へのエアー導入通路としたので、請求項１又は請求項２の効果を奏する外、発電機の側方の余裕部分にエアー導入通路を設けるため、そのエアー導入通路を十分な大きさとすることができ、従ってエンジン吸気量不足などの問題がない。しかも、移動電源車の発電機の側方の壁面部分を内板と外板の二重板構造としたので、車外に発する騒音がたいへん少ない移動電源車となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる移動電源車の外観を示す斜視図。
【図２】本発明にかかる移動電源車の防音カバーを切断した部分切断側面図。
【図３】同部分切断水平面図。
【図４】同部分切断後面図。
【図５】本発明にかかる移動電源車の発電ユニットの部分破断側面図。
【図６】従来の移動電源車の発電ユニットの部分破断側面図。
【図７】従来の移動電源車の防音カバーを切断した部分切断水平面図。
【図８】同部分切断後面図。
【符号の説明】
Ａ 発電ユニット
Ｂ 従来の発電ユニット
Ｃ 従来の移動電源車の長さを示す線
１ 防音室
１ａ 防音カバー
１ｅ 吸音材
２ 発電機
２ｄ 回転子
２ｅ 回転子の軸
２ｆ ケーシング
３ エンジン
３ｅ クランクシャフト
３ｆ クランクシャフトの軸
４ シャーシ
４ｃ 運転室
５ エアー導入通路
５ａ 吸気孔
５ｂ 内板
５ｃ 外板
５ｄ 側板
５ｅ 底板
６ 別室
７ フライホイール
７ａ フライホイールハウジング

Claims (3)

1. 車両のシャーシ上に設けられた防音室を設け、その防音室内に交流を発生させる発電機と、前記車両を駆動するエンジンとは別に前記発電機を駆動するエンジンを収納し、前記発電機の回転子を回転させ且つ発電機を駆動するエンジンの出力軸に、前記発電機の周波数変動を小さくすべく、前記発電機のケーシングの内側より大きい直径のフライホイールを取り付けたことを特徴とする移動電源車。
2. 前記エンジンは正味平均有効圧力０．８ＭＰａ以上のジーゼルエンジンである請求項１記載の移動電源車。
3. 前記発電機の側方の壁面部分を内板と外板の二重板構造とし、その内板と外板との間を防音室外から防音室内へのエアー導入通路とした請求項１又は２記載の移動電源車。

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