JP3974515B2 - エンジン作業機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン及び発電機等の発電設備に必要とされる各種の機能要素をそれぞれ単一のパッケージ内に収容するようにしたエンジン作業機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジン、当該エンジンにより駆動される作業機(例えば発電機及びコンプレッサ)、エンジンを冷却するためのラジエータ等の発電設備に必要な各種の機能要素を単一のパッケージ内に収容するようにしたエンジン作業機が知られている。この種のエンジン作業機においては、エンジンの駆動により発生する騒音の外部への漏洩を防止するために各種の対策が施されている。
【0003】
例えば、特許文献1に記載されたエンジン駆動ヒートポンプの室外機(エンジン作業機)は内部が上下2つの機械室に仕切られており、両機械室の境界部分には換気排出用消音箱が形成されている。上部側の機械室の外周部には熱交換器(ラジエータ)が配設されており、同じく上部には熱交換器用送風ファンが配設されている。一方、下部側の機械室の側部には換気導入用消音箱が形成されている。また、下部側の機械室内にはエンジン及び当該エンジンの駆動により回転駆動するコンプレッサが配置されている。エンジンの駆動により発生する騒音は、換気排気用消音箱及び換気導入用消音箱の内部をそれぞれ伝搬する過程で消音され、下部側の機械室から外部に漏洩する騒音が低減される。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−68366号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来のエンジン作業機においては、次のような問題があった。即ち、設置先の電力事情等に応じて例えば既設のエンジンを定格出力のより大きなエンジンに交換するようにした場合、併せて熱交換器及び熱交換器用送風ファンの容量もそれぞれ増大させる必要がある。この場合、既設の熱交換器及び熱交換器用送風ファンを大容量のものに交換したり、別の熱交換器及び熱交換器用送風ファンを増設したりすることが考えられる。
【0006】
しかし、前者の場合、既設の熱交換器及び熱交換器用送風ファンが無駄になると共に、場合によっては要求される能力を有する熱交換器及び熱交換器用送風ファンを別途設計する必要があった。一方、後者の場合、熱交換器及び熱交換器用送風ファンがそれぞれ上部側の機械室に設けられていることから、別の熱交換器及び熱交換器用送風ファンをそれぞれ上部側の機械室に増設することは設置スペースの面から困難であった。仮に、上部側の機械室に熱交換器及び熱交換器用送風ファンを増設出来たとしても、増設した熱交換器及び熱交換器用送風ファンの重量を考慮して下部側の機械室の支持強度を確保する必要があった。
【0007】
従って、前者及び後者のいずれの場合もエンジン作業機の製品コストが高くなるおそれがあった。また、前記従来のエンジン作業機においては、当該作業機を構成する各種の機能要素(例えば熱交換器や熱交換器用送風ファン)の共用化や増設についても何ら考慮されていなかった。このため、設計コスト、ひいては製品コストの低減には限界があった。
【0008】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、発電設備に必要な各種の機能要素の共用化を図り、ひいては製品コストを低減させることができるエンジン作業機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、発電設備に必要とされる各種の機能要素を、設置先の電力事情に応じて設定された複数の機種間で共通して使用可能な共通モジュールと、機種毎に要求される能力が異なり各機種間で共通して使用不能な専用モジュールとに分類し、前記専用モジュールは能力の異なる複数種類のものを予め用意し、これらの専用モジュールの中から要求される能力を有する専用モジュールを選択して単一のパッケージ内に収容するようにしたエンジン作業機において、前記専用モジュールはエンジン及び当該エンジンにより駆動される発電機を含むと共に、前記共通モジュールはエンジンを冷却する冷却器及びファンを備えた冷却ユニットを含み、前記パッケージ内を、前記専用モジュールが収容される機関室と、この機関室内で発生した騒音の外部への漏洩を抑制する消音室と、前記共通モジュールである冷却ユニットが収容される冷却室とに区画し、前記消音室は機関室と冷却室との間に設け、前記機関室、消音室及び冷却室はそれぞれ水平方向において隣接するように配置し、エンジンの冷却能力を向上させる場合には、前記共通モジュールである冷却ユニットに別の冷却ユニットを前記機関室とは反対側に延長して継ぎ足すようにしたことを要旨とする。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のエンジン作業機において、前記機関室及び冷却室は両室を区画する隔壁の一部に形成された開口部を介して相互に連通させるようにしたことを要旨とする。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のエンジン作業室において、前記開口部はエンジンと冷却器とを接続する配管を通すための通路を兼ねることを要旨とする。
【0014】
(作用)
請求項1に記載の発明によれば、共通モジュールは別途設計することなく各機種間でそれぞれ同じものを使用可能となる。機能要素の共用化が図られることにより製品コストが低減する。また、消音室は機関室と冷却室との間に設けられる。このため、機関室において発生した騒音が冷却室内に漏れることはなく、騒音の外部への漏洩が抑制される。さらに、機関室、消音室及び冷却室はそれぞれ水平方向において隣接するように配置される。このため、例えば冷却器の容量を増大させる場合には、別の冷却ユニットを機関室とは反対側に延長して継ぎ足すだけでよい。
【0015】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の作用に加えて、機関室において発生した騒音は機関及び冷却室を区画する隔壁の一部に形成された開口部を介して消音室内に漏れる。
【0016】
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の作用に加えて、機関室と消音室とを区画する隔壁に形成された開口部はエンジンと冷却器とを接続する配管を通すための通路を兼ねるので配管専用の通路を別途設ける必要がない。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を屋外に設置されるパッケージ型のエンジン作業機に具体化した一実施形態を図1及び図2に従って説明する。
【0020】
(パッケージ)
図1に示すように、エンジン作業機11は直方体状のパッケージ12を備えており、このパッケージ12内は垂直方向に延びる隔壁13により左右2室に区画されている。この左右2室のうち右側の室は水平方向に延びる隔壁14により上下2室にさらに区画されている。この隔壁14により区画された上下2室のうち下側の室は機関室15とされており、上側の室は垂直方向に延びる隔壁16により空気導入室17と排気消音器室18とにさらに区画されている。排気消音器室18は隔壁13側に配置されている。
【0021】
一方、前記隔壁13により区画された左右2室のうち左側の室は垂直方向に延びる隔壁19により消音室20と冷却室21とにさらに区画されている。隔壁13と隔壁19との間の空間が消音室20とされている。そして、パッケージ12内には発電設備に必要とされる各種の機能要素が機関室15、空気導入室17、排気消音器室18、消音室20及び冷却室21内にそれぞれ振り分けられて収容されている。
【0022】
(空気導入室)
空気導入室17内において、当該空気導入室17と機関室15とを区画する隔壁14には空気導入口22が形成されており、この空気導入口22を覆うようにしてパッケージ換気ファン23が隔壁14に固定されている。このパッケージ換気ファン23が駆動されると、パッケージ12の側壁に形成された吸気口24を介して空気導入室17内に空気(外気)が取り込まれ、この取り込まれた空気は機関室15内に導かれる。吸気口24はエンジン作業機11の設置先で要求される減音量と機関室15内で必要とされる換気量とに基づいてその開口面積が設定されている。
【0023】
(機関室)
機関室15内には発電機ユニット25及び発電機盤26等が配置されている。発電機ユニット25はエンジン27a及び発電機27bを備えている。発電機盤26はエンジン27a及び発電機盤26をそれぞれ制御する電子制御装置や発電機27b用の計器類(電圧計、電流計及び電圧調整器等)を備えている。エンジン27aの排気口には排気管28の一端が接続されており、同じく他端は隔壁14を貫通して後述する排気消音器31に接続されている。
【0024】
また、エンジン27aの冷却水入口及び冷却水出口にはそれぞれエンジン冷却水用の複数の配管29の一端が接続されており、同じく他端はそれぞれ隔壁13の下部に形成された開口部30を介して後述する消音室20内に導入されている。エンジン27aを駆動させて発電機27bを回転駆動させることにより電力を生成し、この生成された電力は負荷に供給される。
【0025】
(排気消音器室)
排気消音器室18内には例えば吸音膨張減衰式の排気消音器31が配置されており、この排気消音器31の排気入口には前記排気管28が接続されている。排気消音器31の排気出口には排出管32の一端が接続されており、同じく他端はパッケージ12の上壁を貫通して外部に導出されている。エンジン27aの駆動により発生した排気ガスは排気管28を介して排気消音器31内に導かれ、排出管32の排出口から外部に排出される。エンジン27aの排気音は排気消音器31を通過する際に所定の減衰量で減衰される。この結果、パッケージ12の外部に漏れるエンジン27aの排気音が低減される。
【0026】
(消音室)
消音室20は機関室15内で発生した騒音の外部への漏洩を抑制するためのものであり、機関室15と冷却室21との間に設けられている。消音室20と機関室15とは隔壁13の開口部30を介して相互に連通している。隔壁13の開口部30から導出されたエンジン冷却水用の複数の配管29は消音室20の底部及び隔壁19に沿うようにして配設され、当該隔壁19を貫通して後述するラジエータ34の冷却水入口及び冷却水出口にそれぞれ接続されている。
【0027】
(冷却室)
冷却室21には、冷却ユニット33が配置されている。この冷却ユニット33は一対のラジエータ34及び単一のラジエータファン35を備えている。パッケージ12の互いに対向する2つの長側壁において冷却室21に対応する部位にはそれぞれ図1に二点鎖線で示すラジエータ吸入口36(図1では一方のみ図示する。)が形成されており、このラジエータ吸入口36に対応するように両ラジエータ34はそれぞれパッケージ12の長側壁の内面に固定されている。パッケージ12内において、両ラジエータ34間の上方にはラジエータファン35が配置固定されている。
【0028】
ラジエータファン35が駆動されると、ラジエータ吸入口36を介して外気が冷却風として直接ラジエータ34に供給され、この冷却風は両ラジエータ34,34間に形成された空間及びラジエータファン35をそれぞれ通過してパッケージ12の上壁に形成された排風口37から外部に排出される。ラジエータ34はラジエータ吸入口36から取り込まれた冷却風により冷却される。また、エンジン27aの冷却水はラジエータ34内を通過する際に当該ラジエータ34の複数のフィン(図示略)を介して冷却風との間で熱交換することにより冷却され、エンジン27aに戻される。尚、本実施形態において、ラジエータ34は冷却器を構成する。
【0029】
(モジュール設計について)
パッケージ12内に一括して収容された各種の機能要素、例えばパッケージ換気ファン23、発電機ユニット25、発電機盤26、排気消音器31及び冷却ユニット33はそれぞれが1つのモジュールとして構成されている。また、発電機ユニット25を構成するエンジン27a及び発電機27bもそれぞれ1つのモジュールとして構成されている。冷却ユニット33を構成するラジエータ34及びラジエータファン35もそれぞれ1つのモジュールとして構成されている。
【0030】
即ち、前述した各機能要素はパッケージ換気ファンモジュール、発電機盤モジュール、エンジンモジュール、発電機モジュール、排気消音器モジュール、ラジエータモジュール及びラジエータファンモジュールとしてそれぞれ所定の機能を有する単一の部品として取り扱い可能とされている。
【0031】
各モジュールはエンジン作業機11の設置先の電力事情に応じて設定された複数の機種間で共通して使用可能な共通モジュールと、機種毎に要求される能力が異なり各機種間で共通して使用不能な専用モジュールとに分類されている。本実施形態では、パッケージ換気ファン23、発電機盤26、消音室20、冷却ユニット33、ラジエータ34及びラジエータファン35はそれぞれ共通モジュールとされており、エンジン27a、発電機27b及び排気消音器31はそれぞれ専用モジュールとされている。
【0032】
共通モジュールであるパッケージ換気ファン23、発電機盤26、消音室20、冷却ユニット33、ラジエータ34及びラジエータファン35の規格(例えば寸法、形状、性能)は機種間で統一されており、機種に応じて要求される能力(容量)を有したものが選択されてパッケージ12内に収容されている。また、パッケージ換気ファン23、冷却ユニット33、ラジエータ34及びラジエータファン35は、要求される能力を有するように同じ規格のものを複数組み合わせ可能とされている。
【0033】
一方、各専用モジュールはそれぞれ能力の異なる複数種類のものが予め用意されており、これらの専用モジュールの中から要求される能力を有する専用モジュールが選択されてパッケージ12内に収容されている。エンジン27aはディーゼルエンジン及びガスエンジンについてそれぞれエンジン形式及び定格出力(kWm/PS)の異なる複数種類が予め用意されている。これらの中から適切なタイプが選択されてパッケージ12内に取付けられている。発電機27bは例えば定格出力(kWm)が異なる複数種類が予め用意されており、これらの中から適切なタイプが選択してパッケージ12内に取付けられている。排気消音器31は形状、騒音の減衰能力及び排気ガスの流量に応じた複数種類が予め用意されており、これらの中から適切なタイプが選択してパッケージ12内に取付けられている。
【0034】
(エンジン作業機の作用)
次に、前述のように構成したエンジン作業機の運転時の作用について説明する。
【0035】
(換気)
パッケージ換気ファン23が駆動されると、パッケージ12の吸気口24を介して空気(外気)が空気導入室17内に取り込まれ、この取り込まれた空気は空気導入口22を介して機関室15内に導入される。この機関室15内に導かれた空気の一部はエアクリーナ(図示略)及びエンジン吸気管(図示略)を介してエンジン27a内に供給される。また、機関室15内に導かれた空気は当該機関室15内を循環してエンジン27a及び発電機27bをそれぞれ冷却した後、隔壁13下部の開口部30を介して消音室20内に流入する。
【0036】
エンジン27a及び発電機27bからの廃熱により温められた状態で消音室20内に流れ込んだ空気は、隔壁13及び隔壁19にガイドされながら当該消音室20の上方へ流れ、冷却室21内に流れ込むことなく排風口37から外部へ排出される。これにより、エンジン27a及び発電機27bの駆動により機関室15内で発生する熱は外部に放出され、当該機関室15内は適当な温度に保持される。
【0037】
(消音)
一方、エンジン27a及び発電機27bの駆動により発生した騒音は、隔壁13下部の開口部30から消音室20内に漏れる。この消音室20内に漏出した騒音は当該消音室20内を伝搬する過程でその容積の効果により減衰される(膨張作用)。この結果、パッケージ12の排風口37から外部に漏れる騒音レベルが低減する。また、機関室15内で発生した騒音が冷却室21内に漏れることはないので、当該騒音がラジエータ吸入口36から外部に漏れることもない。このため、冷却ユニット33(特にラジエータ34)を機関室15内に設けるようにした場合と異なり、エンジン作業機11の低騒音化が図られる。
【0038】
エンジン27a及び発電機27bの駆動により発生した騒音は、空気導入口22を介して空気導入室17内にも漏出する。しかしながら、この空気導入室17内に漏れた騒音は当該空気導入室17を伝搬する過程でその容積の効果により減衰される。また、吸気口24の開口面積は機関室15内への換気量が十分に確保できる範囲内において出来るだけ小さくなるように設定されている。これにより、吸気口24からの騒音の漏れ量の低減が図られる。従って、パッケージ12の吸気口24から外部に漏れる騒音レベルが低減され、ひいてはエンジン作業機11の低騒音化が図られる。
【0039】
(実施形態の効果)
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)発電設備に必要とされる各種の機能要素を、設置先の電力事情に応じて設定された複数の機種間で共通して使用可能な共通モジュールと、機種毎に要求される能力が異なり各機種間で共通して使用不能な専用モジュールとに分類するようにした。そして、共通モジュールは各機種間で同じものを共通して使用するようにした。また、専用モジュールは能力の異なる複数種類のものを予め用意し、これらの専用モジュールの中から要求される能力を有する専用モジュールを選択してパッケージ12内に収容するようにした。このため、共通モジュールについては各機種間において設計が共通しているので機種毎に設計する必要がない。従って、機能要素の共用化が図られることにより設計コスト(設計工数)、ひいては製品コストを低減させることができる。
【0040】
(2)パッケージ12内を、エンジン27a及び発電機27bがそれぞれ収容される機関室15と、この機関室15内で発生した騒音の外部への漏洩を抑制する消音室20と、冷却ユニット33が収容される冷却室21とに区画するようにした。そして、消音室20は機関室15と冷却室21との間に設けるようにした。このため、機関室15内で発生した騒音が冷却室21内に漏れることはなく、騒音の外部への漏洩が抑制される。
【0041】
(3)機関室15及び消音室20は両室を区画する隔壁13の一部に形成された開口部30を介して相互に連通させるようにした。このため、機関室15内で発生した騒音は隔壁13の開口部30を介して消音室20内に漏れる。このため、隔壁13を設けないようにした場合と異なり、消音室20内への騒音の漏出を低減させることができる。従って、エンジン作業機11の低騒音化が図られる。
【0042】
(4)隔壁13の開口部30は機関室15と冷却室21との間を行き来するエンジン冷却水用の配管29及び各種の配線等を通すための通路を兼ねる。このため、配管専用及び配線専用の通路を別途設ける必要がない。また、配管経路及び配線経路が開口部30に集合することにより、配管作業及び配線作業の効率をそれぞれ向上させることができると共に、配管及び配線の収まりがよくなりすっきりとした配管レイアウト及び配線レイアウトが可能となる。さらに、配管経路及び配線経路をパッケージ12内の各部に分散させるようにした場合と異なり、パッケージ12内における無駄な配管用及び配線用のスペースを低減させることができる。従って、パッケージ12内において、各機能要素の効率的なレイアウトが可能となり、ひいては省スペース化に貢献する。
【0043】
(5)機関室15、消音室20及び冷却室21はそれぞれ水平方向において隣接して配置するようにした。このため、例えばエンジン27aの冷却能力を向上させる場合には、別の冷却ユニット33を機関室15とは反対側に延長して継ぎ足すだけでよい(図2参照)。従って、消音室20及び冷却室21をそれぞれ機関室15の上部に積み重ねて設けるようにした場合と異なり、例えば冷却ユニット33の増設作業が簡単にすることができる。さらに、増設した冷却ユニット33の重量を考慮して機関室15の支持強度を確保する必要もないので、増設コストも低減させることができる。
【0044】
(6)消音室20を共通モジュールとした。そして、この消音室20を専用モジュールである機関室15と、同じく冷却室21との間に設けるようにした。即ち、機関室15及び冷却室21はそれぞれ機能要素が配置されていない空間としての消音室20に面している。このため、例えば既設の発電機ユニット25をより大型のものに置換するようにした場合、長さの増大分を消音室20により吸収することができる。従って、より長さのある発電機ユニットをパッケージ12を長大化させることなく当該パッケージ12内に収容することができる。ひいてはエンジン作業機11全体の長大化を抑制することができる。また、各機種において、パッケージ12内における各機能要素のレイアウトの自由度が高められる。
【0045】
(7)機関室15から隔壁13の開口部30を介して消音室20内に漏出した騒音は冷却室21内に漏れることなく排風口37から外部に排出されるようにした。このため、機関室15内で発生した騒音がラジエータ吸入口36から外部に漏れることもなく、エンジン作業機11の低騒音化が図られる。
【0046】
(8)機関室15と冷却室21との間には消音室20を設け、機関室15と消音室20との間は隔壁13の開口部30を介して相互に連通させるようにした。このため、例えば機関室15に冷却ユニットを設けると共に外気をラジエータに取り込むためのラジエータ吸入口を開口部30の開口面積よりも大きくなるように隔壁13に形成するようにした場合と異なり、機関室15から消音室20への騒音の漏れ量を少なくすることができる。開口面積が小さいほど漏出する騒音の量は少なくなるからである。
【0047】
(9)また、消音室20内への騒音の漏れ量が少なくなることにより、消音室20の容積を小さくしても効率的に消音することができる。このため、消音室20の小型化が図られ、ひいてはエンジン作業機11全体の小型化が図られる。
【0048】
(10)消音効果の観点から見れば消音室20の容積をもっと小さくすることができるにもかかわらず、メンテナンスの便宜を考慮して、保全マンが作業可能な程度のメンテナンススペースが確保されるように消音室20の容積(消音室20の内底面積)を設定するようにした。このため、消音室20を配管,各種配線の接続作業及び各種の点検などを行うためのメンテナンススペースとしても使用することができる。即ち、パッケージ12内のスペースを有効に利用することができる。
【0049】
(別例)
尚、前記実施形態は以下のような別例に変更して実施してもよい。
・本実施形態では、パッケージ換気ファン23を1つだけ設けるようにしたが、搭載される発電機ユニット25の定格出力に応じてパッケージ換気ファン23を2つ、3つ又はそれ以上設けるようにしてもよい。例えばエンジン27aの定格出力が400kWe以下ならばパッケージ換気ファン23は1つだけ設け、400kWeを超える場合には2つ設けるようにする。
【0050】
・本実施形態では、エンジン作業機11を屋外に設置するようにしたが、屋内に設置するようにしてもよい。
(付記)
次に前記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【0051】
・前記消音室はメンテナンススペースを兼ねる請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のエンジン作業機。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、発電設備に必要な各種の機能要素の共用化が図られることにより製品コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態におけるエンジン作業機の正断面図。
【図2】本実施形態における冷却ユニット増設時の様子を示すエンジン作業機の要部斜視図。
【符号の説明】
11…エンジン作業機、12…パッケージ、13…機関室と冷却室とを区画する隔壁、15…機関室、20…消音室、21…冷却室、27a…エンジン、27b…発電機、29…配管、30…開口部、34…ラジエータ(冷却器)。
Claims (3)
- 発電設備に必要とされる各種の機能要素を、設置先の電力事情に応じて設定された複数の機種間で共通して使用可能な共通モジュールと、機種毎に要求される能力が異なり各機種間で共通して使用不能な専用モジュールとに分類し、前記専用モジュールは能力の異なる複数種類のものを予め用意し、これらの専用モジュールの中から要求される能力を有する専用モジュールを選択して単一のパッケージ内に収容するようにしたエンジン作業機において、
前記専用モジュールはエンジン及び当該エンジンにより駆動される発電機を含むと共に、前記共通モジュールはエンジンを冷却する冷却器及びファンを備えた冷却ユニットを含み、
前記パッケージ内を、前記専用モジュールが収容される機関室と、この機関室内で発生した騒音の外部への漏洩を抑制する消音室と、前記共通モジュールである冷却ユニットが収容される冷却室とに区画し、
前記消音室は機関室と冷却室との間に設け、前記機関室、消音室及び冷却室はそれぞれ水平方向において隣接するように配置し、エンジンの冷却能力を向上させる場合には、前記共通モジュールである冷却ユニットに別の冷却ユニットを前記機関室とは反対側に延長して継ぎ足すようにしたエンジン作業機。 - 前記機関室及び冷却室は両室を区画する隔壁の一部に形成された開口部を介して相互に連通させるようにした請求項1に記載のエンジン作業機。
- 前記開口部はエンジンと冷却器とを接続する配管を通すための通路を兼ねる請求項2に記載のエンジン作業機。
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