JP5019539B2

JP5019539B2 - パッケージ型エンジン作業機

Info

Publication number: JP5019539B2
Application number: JP2008128756A
Authority: JP
Inventors: 将文篠宮; 昭宏長尾; 良和大田; 靖之工藤; 美怜森; 央忠菊沢; 典弘國松
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Yanmar Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Yanmar Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: JP2009275636A

Description

本発明は、エンジン、該エンジン駆動による作業機、及び該作業機に関連する電装品をパッケージ内部に収納するパッケージ型エンジン作業機に関する。

従来、エンジン駆動による発電機で電力を供給するエンジン発電装置、或いはエンジン駆動による圧縮機でヒートポンプを構成するエンジン駆動式ヒートポンプは、エンジン作業機として公知である。また、エンジン作業機において、エンジン、発電機又は圧縮機、及び電装品をパッケージ内部に収容するパッケージ型エンジン作業機も公知である。

通常、パッケージ型エンジン作業機において、電装品は、凝縮水又はエンジン廃熱等の影響を受けないように、パッケージ内部に別途設けられる電装品箱に収納されている。電装品は発熱し、かつ、許容周囲温度が規定されているため、電装品箱内部を冷却する必要がある。

従来、電装品箱内部を冷却する構成がいくつか開示されている。例えば、特許文献１は、電装品を密閉された電装品箱に収納し、エンジン吸気管の一部を冷却管として電装品箱に通し、電装品箱の内気循環のファンを設ける構成を開示している。
特開２００６−３１２８９４号公報

しかし、特許文献１の構成では電装品箱の内気循環自体は換気されない。そのため、エンジン吸気管の一部を冷却管として、電装品箱の内気循環を冷却する構成のみでは、冷却効果が十分に確保できない。また、冷却効果を高めるため電装品箱の熱容量を確保しようと電装品箱容積を大きくすると、パッケージ全体のコンパクト性を損なう。そこで、解決しようとする課題は、エンジン作業機において、外気と換気される内気循環により電装品を冷却することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、エンジン、該エンジン駆動による作業機及び該作業機に関連する電装品をパッケージ内部に収納するパッケージ型エンジン作業機において、パッケージ全体を換気する外気導入ファンを設け、冷却対象である前記電装品を、電装品箱に収納し、前記電装品箱の下部に連通する外気吸込み口及び外気導入ダクトを設けて、前記電装品箱内部を外気で直接冷却する構成とし、前記電装品箱の上部に外気開放口を設け、前記電装品箱の背面又は側面に隣接し、かつ、前記外気吸込み口及び前記外気導入ダクトとは隔離されて、上部および下部に開口を有する内気循環ダクトを設け、前記内気循環ダクトの下部に前記外気導入ファンより定格出力の小さい内気循環ファンを設けて、前記電装品箱内部を前記パッケージ内部の循環空気である内気で間接的に冷却する構成としたものである。

請求項２においては、請求項１記載のパッケージ型エンジン作業機において、前記外気導入ダクトは、高さ方向にクランク状の通路を形成し、前記外気吸込み口を該外気導入ダクトの下部に配置するものである。

請求項３においては、請求項２記載のパッケージ型エンジン作業機において、前記外気導入ダクトをパッケージ外板に形成し、前記電装品の下部に前記外気導入ダクトのパッケージ側開放口の密閉部を設けるものである。

請求項４においては、請求項２記載のパッケージ型エンジン作業機において、前記内気循環ファンを前記外気導入ダクトと前記内気循環ダクトとの間であり、前記電装品の下方に配置するものである。

請求項５においては、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパッケージ型エンジン作業機において、前記パッケージ型エンジン作業機とは、前記作業機が圧縮機又は発電機で、前記外気導入ファンが室外熱交換器用ファンで、前記電装品が発電機コントローラ及び発電電力用インバータである発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプとするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、外気及び内気循環の双方により電装品の冷却効果が向上する。
また、内気循環は、外気と換気されるため、内気循環自体の温度上昇が抑制され電装品の冷却効果の低減を防止できる。さらに、内気循環ファンは、外気吸込み口及び外気導入ダクトとは隔離され、外気導入ファンよりも定格出力が小さいため、内気循環ファンの有無によってパッケージ内部の静圧に大きな変動を引き起こさず、他の機器の冷却性能に影響を与えない。そのため、例えば、局所的に冷却性を向上する必要が生じる場合のあるオプション電装品のみに内気循環ダクト及び内気循環ファンを設けるという柔軟なパッケージ型エンジン作業機の設計が可能となる。

請求項２においては、パッケージ内部の機器へ雨水が浸入することを防止できる。

請求項３においては、パッケージ外板と外気導入ダクトとを共通部品とするため、パッケージ型エンジン作業機の組立性を向上できる。また、パッケージ型エンジン作業機の部品コストを低減できる。

請求項４においては、内気循環ファンをデッドスペースに配置し、省スペース設計が図れる。

請求項５においては、発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、請求項１から４のいずれか１項に記載の効果が得られる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施例に係る発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示す正面図、図２は同じく発電電装品箱の構成を示す斜視図、図３は同じく発電用電装品箱架台を示す斜視図である。図４は外気及び内気循環を示す発電電装品箱の断面構成図である。

まず、図１を用いて、本発明の実施例として発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１について、簡単に説明する。なお、図１は、説明を分かり易くするため、後述する機器室３のみをパッケージ外板７０を外した状態で図示し、機器室３内部の冷媒配管及び冷却水配管の図示を省略している。また、図１中の矢印は、発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１と外気の出入りを示している。

パッケージ型エンジン作業機としての発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１は、作業機としての圧縮機３２及び発電機３３と、外気導入ファンとしての室外熱交換器用ファン２１と、電装品としての発電機コントローラ４５及び発電電力用インバータ４６を収納する発電用電装品箱４０と、を備えて構成されている。ここで、発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１とは、エンジン駆動式ヒートポンプに発電機３３を備えたエンジン作業機である。発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１は、エンジン３１で圧縮機３２及び発電機３３を駆動し、発電機３３による電力は室外熱交換器用ファン２１に供給され、さらに余剰の電力は発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１外部の系統機器に供給される。

発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１は、パッケージとしてのパッケージ外板７０（図２参照）、パッケージ天板、パッケージ底板からなる筐体に、エンジン３１、圧縮機３２、発電機３３等の機器を収納して構成されている。また、発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１は、区画壁４によって上下に区切られる上側の熱交換室２と下側の機器室３とから構成されている。

熱交換室２には、上部に室外熱交換器用ファン２１が配置され、側面に図示しない室外熱交換器が配置されている。このような構成とすることで、熱交換室２の側面から外気を吸い込み、上方へ吹き出す通風構成が形成される。このとき、熱交換室２は負圧となる。

機器室３には、エンジン３１、エンジン３１に駆動される圧縮機３２及び発電機３３、エンジン駆動式ヒートポンプに関連する電装品を収納する電装品箱３４、発電機３３に関連する発電機コントローラ４５及び発電電力用インバータ４６等の電装品を収納する発電用電装品箱４０、エンジン３１に補油するエンジンオイルを貯溜するオイルタンク３５、エンジン冷却水を循環する冷却水ポンプ３６と、を備えて構成されている。

また、機器室３には、発電用電装品箱４０の下方に後述する外気吸込み口５１と、側面において電装品箱３４後方に開口される外気導入口６と、区画壁４に開口される換気口７と、を有している。このような構成とすることで、熱交換室２の負圧によって、外気吸込み口５１と外気導入口６とから吸い込まれた外気は、機器室３内部を循環し、換気口７より熱交換室２に開放される。

また、図２及び図３を用いて、発電用電装品箱４０周りの構成について、詳細に説明する。なお、図２は、説明を分かり易くするため、矢印Ａの向きを正面側とし、発電用電装品箱４０の正面側カバーを省略して図示している。また、外気導入ダクト５０及び内気循環ダクト６０を発電用電装品箱４０より分離して図示している。

図２に示すように、発電用電装品箱４０は、発電機３３に関連する発電機コントローラ４５及び発電電力用インバータ４６、及びその他電装品を内部に収納する直方体の筐体である。また、発電用電装品箱４０は、後述する発電用電装品箱架台８０に載置されている。さらに、発電用電装品箱４０は、パッケージ外板７０に近接して配置されている。

発電用電装品箱４０の底面には、開口部４１が開口されている。また、発電用電装品箱４０の上部において左右側面には、外気開放口４２・４２が開口されている。開口部４１は、後述する発電用電装品箱架台８０の開口部８２（図３参照）と略同一の形状とされている。外気開放口４２・４２は、外気開放口４２・４２からみて上面及び正面をカバー４３・４３によって覆われている。カバー４３・４３は、機器室３内部の凝縮水又は粉塵が外気開放口４２・４２に侵入することを防止している。

外気導入ダクト５０は、パッケージ外板７０に形成されている。外気導入ダクト５０は、幅を発電用電装品箱４０の幅と略同一の直方体として形成されている。外気導入ダクト５０には、下部において正面側に外気吸込み口５１が開口されている。外気吸込み口５１は、パッケージ外板７０の外側に開口されている。また、外気導入ダクト５０には、上部において背面側にパッケージ側開放口としての接合部５２が開口されている。

内気循環ダクト６０は、発電用電装品箱４０の背面において、発電用電装品箱架台８０に載置される。また、内気循環ダクト６０は、幅及び高さを発電用電装品箱４０の幅及び高さと略同一の直方体として形成されている。内気循環ダクト６０の底面には、開口部６１が開口されている。開口部６１は、後述する発電用電装品箱架台８０の開口部８６（図３参照）と略同一の形状とされている。また、内気循環ダクト６０の上部において左右側面には、外気開放口６２・６２が開口されている。

また、内気循環ダクト６０内部には、隣接する発電用電装品箱４０に収納される発電電力用インバータ４６の図示しない冷却フィンが突出している。

図３に示すように、発電用電装品箱架台８０は、実線矢印で示される外気通路及び破線矢印で示される内気循環通路を構成する架台である。発電用電装品箱架台８０の正面には、接合部８１が構成されている。発電用電装品箱架台８０の上面には、開口部８２が形成されている。外気通路は、接合部８１から９０度折れ曲がって開口部８２に至る通路として構成されている。

発電用電装品箱架台８０の下部には、内気循環ファン８５が配置されている。発電用電装品箱架台８０の上面には、開口部８６が形成されている。内気循環通路は、内気循環ファン８５から９０度折れ曲がって開口部８６に至る通路として構成されている。

内気循環ファン８５は、上述した室外熱交換器用ファン２１よりも定格出力が小さい送風装置とされている。また、外気吸込み口５１及び外気導入ダクト５０と、内気循環ダクト６０とは、発電用電装品箱架台８０を介して互いに隔離されている。

発電用電装品箱４０と発電用電装品箱架台８０とが接合されるとき、発電用電装品箱４０の下部には、外気導入ダクト５０の接合部５２と、発電用電装品箱架台８０の接合部８１と、パッキン５５とによって密閉部が構成される。パッキン５５は、接合部５２と接合部８１とが接合する内周に貼着される。また、発電用電装品箱４０と発電用電装品箱架台８０とが接合されるとき、外気導入ダクト５０と、発電用電装品箱架台８０の外気通路とは、高さ方向においてクランク状の通路を形成する。

ここで、図４を用いて、発電用電装品箱４０内部を冷却する外気及び内気循環について、詳細に説明する。なお、図４において、白抜き矢印は外気を、黒抜き矢印は内気循環を示している。

内気循環とは、機器室３を循環する空気循環であって、発電用電装品箱４０内部を間接的に冷却する空気である。内気循環は、内気循環ファン８５から吸い込まれ、発電用電装品箱架台８０の内気循環通路を経由して、内気循環ダクト６０に導かれ発電用電装品箱４０内部を背面から間接的に冷却し、同時に発電電力用インバータ４６の冷却フィンを冷却し、外気開放口６２・６２（図２参照）より機器室３に開放される。

外気とは、発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１の外部より外気吸込み口５１から吸い込まれる換気空気であって、発電用電装品箱４０内部を直接冷却する空気のことである。外気は、外気吸込み口５１から吸い込まれ、外気導入ダクト５０及び発電用電装品箱架台８０の外気通路を経由して、発電用電装品箱４０内部に導かれ発電機コントローラ４５及び発電電力用インバータ４６を冷却し、発電用電装品箱４０の外気開放口４２・４２（図２参照）より機器室３に開放される。すなわち、外気は、発電用電装品箱４０内部を通過後には、内気循環とミキシングされる。

このような構成とすることで、外気及び内気循環の双方により発電用電装品箱４０内部の冷却効果が向上する。また、内気循環は、外気と換気されるため、内気循環自体の温度上昇が抑制され発電用電装品箱４０内部の冷却効果の低減を防止できる。さらに、内気循環ファン８５は、外気吸込み口５１及び外気導入ダクト５０とは隔離されている。つまり、外気は、内気循環ファン８５の負圧によっては影響されない。また、室外熱交換器用ファン２１よりも定格出力が小さい。そのため、内気循環ファン８５の有無によって機器室３の静圧に大きな変動を引き起こさない。ひいては、室外熱交換器用ファン２１の換気によって冷却される他の機器の冷却性能に影響を与えない。具体的には、外気導入口６よりの外気導入量が減少する不具合を防止できる。例えば、局所的に冷却性を向上する必要が生じる場合のあるオプション電装品のみに内気循環ダクト６０及び内気循環ファン８５を設けるという柔軟な発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１の設計が可能となる。

また、外気導入ダクト５０と、発電用電装品箱架台８０の外気通路とは、高さ方向においてクランク状の通路を形成し、外気吸込み口５１は外気導入ダクト５０の下部に開口されているため、外気と共に雨水が機器室３内部へ浸入することを防止できる。

さらに、パッケージ外板７０と外気導入ダクト５０とを共通部品とするため、発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１の組立性を向上できる。また、発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ１の部品コストを低減できる。また、内気循環ファン８５は、デッドスペースである発電用電装品箱架台８０の下部に配置されるため、発電用電装品箱４０周りの省スペース設計が図れる。さらに、外気導入ダクト５０の接合部５２と、発電用電装品箱架台８０の接合部８１と、パッキン５５とによって密閉部を構成するため、発電用電装品箱４０内部を通過前の外気が内気循環に短絡することを防止できる。ここで、密閉部は、外気導入ダクト５０に対するゴミ、凝縮水の侵入をも防止できる。

本発明の実施例に係る発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示す正面図。同じく発電電装品箱の構成を示す斜視図。同じく発電用電装品箱架台を示す斜視図。外気及び内気循環を示す発電電装品箱の断面構成図。

１発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプ
２熱交換室
３機器室
２１室外熱交換器用ファン
３１エンジン
３２圧縮機
３３発電機
４０発電用電装品箱
４２外気開放口
４５発電機コントローラ
４６発電電力用インバータ
５０外気導入ダクト
５１外気吸込み口
５２接合部
５５パッキン
６０内気循環ダクト
７０パッケージ外板
８０発電用電装品箱架台
８１接合部
８５内気循環ファン

Claims

エンジン、該エンジン駆動による作業機及び該作業機に関連する電装品をパッケージ内部に収納するパッケージ型エンジン作業機において、パッケージ全体を換気する外気導入ファンを設け、冷却対象である前記電装品を、電装品箱に収納し、前記電装品箱の下部に連通する外気吸込み口及び外気導入ダクトを設けて、前記電装品箱内部を外気で直接冷却する構成とし、前記電装品箱の上部に外気開放口を設け、前記電装品箱の背面又は側面に隣接し、かつ、前記外気吸込み口及び前記外気導入ダクトとは隔離されて、上部および下部に開口を有する内気循環ダクトを設け、前記内気循環ダクトの下部に前記外気導入ファンより定格出力の小さい内気循環ファンを設けて、前記電装品箱内部を前記パッケージ内部の循環空気である内気で間接的に冷却する構成としたことを特徴とするパッケージ型エンジン作業機。
請求項１記載のパッケージ型エンジン作業機において、前記外気導入ダクトは、高さ方向にクランク状の通路を形成し、前記外気吸込み口を、該外気導入ダクトの下部に配置することを特徴とするパッケージ型エンジン作業機。
請求項２記載のパッケージ型エンジン作業機において、前記外気導入ダクトをパッケージ外板に形成し、前記電装品の下部に前記外気導入ダクトのパッケージ側開放口の密閉部を設けることを特徴とするパッケージ型エンジン作業機。
請求項２記載のパッケージ型エンジン作業機において、前記内気循環ファンを、前記外気導入ダクトと前記内気循環ダクトとの間であり、前記電装品の下方に配置することを特徴とするパッケージ型エンジン作業機。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパッケージ型エンジン作業機において、前記パッケージ型エンジン作業機とは、前記作業機が圧縮機又は発電機で、前記外気導入ファンが室外熱交換器用ファンで、前記電装品が発電機コントローラ及び発電電力用インバータである発電機能付エンジン駆動式ヒートポンプとすることを特徴とするパッケージ型エンジン作業機。