JP5134428B2 - パッケージ収納型エンジン発電機におけるコントロールボックスおよび電力変換器の配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、コージェネレーション装置等に採用されるパッケージ収納型エンジン発電機におけるコントロールボックスおよび電力変換器の配置構造に関する。

従来、コージェネレーション装置等に採用されるパッケージ収納型エンジン発電機は、パッケージ内に、エンジンと、エンジンで駆動される発電機と、発電電力を所定周波数に変換するインバータ（電力変換器）と、ラジエータファン等の機器の制御基板を内蔵する制御盤（コントロールボックス）とが収納されたものである。

そして、かかるエンジンや発電機等をパッケージ内に収納するパッケージ収納型エンジン発電機においては、内蔵機器のメンテナンス性向上のため、インバータをパッケージ下部で回転式内扉（収納箱）に配置する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４２７６０

しかし、先行技術文献のパッケージ収納型エンジン発電機では、インバータがパッケージの側面に配置され、かつ、制御盤が正面に配置されている。このように、インバータと制御盤がパッケージ側面と正面に分散配置されているため、これらインバータと制御盤とを同時期にメンテナンスする際に、場所を移動しなればならないという不便がある。

そこで、本発明は、インバータのような電力変換器と、エンジンやラジエータファン等の補機の制御基板を内蔵するコントロールボックスとを同一面に集中配置し、電力変換器およびコントロールボックスのメンテナンス等の作業性の向上を図ることを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、エンジン、エンジンで駆動される発電機、発電電力を所定周波数に変換する電力変換器およびラジエータファン等の補機の制御基板を内蔵するコントロールボックスをパッケージ内に収納するパッケージ収納型エンジン発電機において、パッケージ開口面に対して内部方向へ順に前記コントロールボックスおよび前記電力変換器を重ねて配置し、前記コントロールボックスの一辺にヒンジを設けて前記コントロールボックスを回転可能に構成し、パッケージ下部に前記電力変換器および前記コントロールボックスを配置し、コントロールボックス背面側で前記電力変換器下方に吸気ファンを有する換気ダクトを設け、前記換気ダクトと前記コントロールボックス背面にそれぞれ連通口を設けたことにある。

かかる本発明は、電力変換器およびコントロールボックスを同一面に集中配置したので、両方を同時期にメンテナンスするに当って場所を移動する必要がなくなり、メンテナンス性が一層向上する。

前記本発明は、重量物である電力変換器や同じく重量物であるインダクタやトランス等を内蔵するコントロールボックスをパッケージ下部へ配置したので、その分だけパッケージ収納型エンジン発電機の重心を下げることができ、耐震性が向上する。

本発明は、コントロールボックス背面側で電力変換器下方に吸気ファンを有する換気ダクトを設け、換気ダクトとコントロールボックス背面にそれぞれ連通口を設けたので、換気ダクト内の負圧によってコントロールボックス背面から換気ダクト内へ向かう空気流が発生して、コントロールボックスの冷却が可能となる。

前記本発明のパッケージ収納型エンジン発電機において、前記換気ダクトの吸気ファンとは別途に電力変換器に冷却用吸気ファンを設け、該冷却用吸気ファンによる電力変換器冷却後の換気風も換気ダクト内へ合流し、エンジンを配置して区画したエンジン室に換気ダクトを接続したことことにある。かかる本発明は、換気ダクトの吸気ファンおよび電力変換器の冷却用吸気ファンの双方の合流風をエンジン室へ吸引できるので、エンジン室の換気風量を増加できる。また、換気ダクト内の負圧によって電力変換器の冷却用吸気ファンの吸気風量も増加する。

前記本発明のパッケージ収納型エンジン発電機において、電力変換器を換気ダクト上に載置したことにある。かかる本発明は、電力変換器の支持部材を別途設ける必要がなくなり、換気ダクトへの熱伝達で電力変換器の冷却も行える。

本発明は、電力変換器およびコントロールボックスを同一面に集中配置したので、両方を同時期にメンテナンスするに当って場所を移動する必要がなくなり、メンテナンス性が一層向上する。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１〜図８は本発明をコージェネレーション装置１に採用した一実施の形態を示す。なお、コージェネレーション装置１とは、電力消費機器（負荷）への送電系統に、外部商用電源の商用電力系統と、発電機の発電電力系統とを接続し、該負荷の需要電力を賄うとともに、発電に伴い生じる排熱を回収し、該回収熱を利用するシステムである。

図７は、コージェネレーション装置の正面斜視図を示し、図８は、同装置の背面斜視図を示す。図７および図８に示すように、本実施形態に係るコージェネレーション装置１は、略直方体に形成されたパッケージ２を備えている。このパッケージ２の内部は、パッケージ２の上下方向の略中途に位置する中段壁１２により上下に２分割されており、下側はエンジン室３および機器収納室５が構成され、上側はラジエータ室７および給排気室８が構成されている。

前記エンジン室３は、パッケージ２の長手方向に一方に設けられている。このエンジン室３内には、エンジン１０、このエンジン１０により駆動される発電機１１、オイルタンク１３、図示省略の冷却水ポンプ、排気ガス熱交換器および水／水熱交換器等が配置されている。なお、エンジン１０は、例えばガスエンジンが採用され、該エンジン１０が回転駆動することによって、発電機１１が連動される。

前記ラジエータ室７は、機器収納室５の上方に配置されており、ラジエータ室７には、ラジエータ１８が配置されるとともに、ラジエータ室７の上方には、放熱用のラジエータファン１９が配置されている。

ラジエータ室７と給排気室８とは、隔壁２０で区画されている。給排気室８は、隔壁２１により吸気室８Ａと、排気室８Ｂとに区画されている。吸気室８Ａには、エアクリーナ２２および吸気サイレンサ２３がそれぞれ配置されている。排気室８Ｂには、排気サイレンサ２４が配置されている。

前記機器収納室５は、エンジン室３の側方（図７に示す右側）に配置されている。この機器収納室５は、隔壁１５によりエンジン室３と区画されている。機器収納室５内には、コントロールボックス１７と、電力変換器としてのインバータ１４が配置されている。すなわち、パッケージ開口面（機器収納室５の前開口面）２ａに対して内部方向へ順にコントロールボックス１７およびインバータ１４を重ねて配置している。なお、パッケージ開口面２ａは、通常は図示省略の蓋で開閉自在に閉塞されている。

重量物であるインバータ１４や同じく重量物であるインダクタやトランス等を内蔵するコントロールボックス１７をパッケージ２下部へ配置しており、その分だけコージェネレーション装置１の重心を下げて、耐震性の向上を図っている。

コントロールボックス１７は、図１および図４に示すように、正面視矩形状で且つ前面が開口するボックス本体１７ａに、ラジエータファン等の補機の制御基板１６等が内蔵されている。また、ボックス本体１７ａの一辺にヒンジ２１を設けており、ボックス本体１７ａは、ヒンジ２１を介して前記隔壁１５の前縁に回転自在に取り付けられている。従って、コントロールボックス１７は、インバータ１４に重なり合う閉塞位置と、ヒンジ２１を支点にして回転した開放位置とに開閉可能になっている。

ボックス本体背面１７ｂの上部には、開口１７ｃが形成されており、この開口１７ｃからインバータ１４の前面に設けられた例えばブレーカ等の部品１３を操作することができるようになっている。また、ボックス本体背面１７ｂの下部には、連通口１７ｄが形成されている。

パッケージ２の機器収納室床面２ｂには、図２に示すように、外気を取り入れるための換気ダクト２５が、パッケージ２の長手方向に設けられている。換気ダクト２５の一端は、パッケージ２の側面に開口する吸気口２５ａとなっている。換気ダクト２５の他端には、エンジン室３側に配置されたエンジン室用吸気ファン２６が接続されており、このエンジン室用吸気ファン２６の吸引により、吸気口２５ａから取り入れられた外気は、換気ダクト２５内を流れてエンジン室３に入るようになっている。

換気ダクト２５は、コントロールボックス背面側に設けられ、換気ダクト前壁２５ｃには、前記コントロールボックス背面の連通口１７ｄと合致する連通口２５ｅが形成されており、コントロールボックス１７内と、換気ダクト２５内とは、それぞれの連通口１７ｄ、２５ｅを介して連通している。

また、図３および図６に示すように、換気ダクト後壁２５ｂには、吸気ファン２７が設けられている。この吸気ファン２７は、機器収納室５内の空気を換気ダクト２５内に吸引するものである。

換気ダクト天壁２５ｄには、インバータ１４が載置されている。インバータ１４は、発電電力を所定周波数に変換するもので、インバータ本体１４ａと、インバータ本体前面の開口を閉塞するインバータ扉１４ｂとを備えている。そして、インバータ本体１４ａの底面が換気ダクト天壁２５ｄに直接に接触している。

また、インバータ一側面（換気ダクト２５の吸気口２５ａと同一面側）１４ｃは、図５に示すように外気をインバータ内部に取り入れるための冷却用吸気ファン３０が設けられてり、前記エンジン室用吸気ファン２６とインバータ吸気ファン３０とを直列に配置している。

インバータ本体他側面（エンジン室３側の面）１４ｄには、インバータ１４内と換気ダクト２５とを連通する吸入通路３１が設けられている。従って、冷却用吸気ファン３０によりインバータ１４内に取り入れられた外気は、換気ダクト２５内の外気と同じ方向に流れ、換気ダクト２５の外気と合流し、エンジン室３に送られるようになっている。

インバータ背面１４ｅには、図３に示すように、所定周波数に変換後の電力をパッケージ外へ取出す出力端子台３３が固定されている。インバータ背面１４ｅに出力端子台３３を固定するので、インバータ１４と出力端子台３３との結線のためにパッケージ２内で配線を行う必要がなくなる。
一方、パッケージ底面である機器収納室床面２ｂで且つ、前記出力端子台３３近傍の下方には、配線口３５が形成されている。そして、出力端子台３３に接続された出力線３７は、配線口３５に挿通され機器収納室床面２ｂから取り出されている。このように、パッケージ底面で且つ前記出力端子台近傍に配線口３５を設けて、パッケージ底面から出力線３７を取出すので、コージェネレーション装置１の周囲に出力線３７を取回す必要が無くなる。また、インバータ１４をパッケージ２下部に配置しているので外部への出力線３７のパッケージ２内での長さを短くできる。

本実施の形態のコージェネレーション装置１は以上の構成からなり、次に、かかる装置１を運転した際の換気経路について説明する。

エンジン１０が稼動すると、そのエンジン１０の稼動とともに、それぞれのファン２６、２７、３０も作動する。

エンジン室用吸気ファン２６は、吸引により吸気口２５ａから外気を換気ダクト２５に取り入れ、その取り入れられた外気は、換気ダクト２５を流れてエンジン室３に入る。また、コントロールボックス１７内と、換気ダクト２５内とは、それぞれの連通口１７ｄ、２５ｅを介して連通しているため、換気ダクト２５の負圧によって、コントロールボックス１７の背面から換気ダクト２５内へ向かう空気流れが発生して、コントロールボックス１７内の冷却が可能となる。

また、冷却用吸気ファン３０により、外気はインバータ１４内に取り込まれ、さらに、エンジン室用吸気ファン２６によって吸引されることとなり、外気はインバータ１４内を流れながら電子部品等を冷却し、エンジン室３に入る。このように、エンジン室用吸気ファン２６および冷却用吸気ファン３０の双方の合流風を、エンジン室３へ吸引できるので、エンジン室３の換気風量を増加できる。

しかも、インバータ１４内を流れる外気は、エンジン室用吸気ファン２６の吸引負圧により吸引されるため、インバータ冷却風量も増加させることができる。

さらに、換気ダクト２５上にインバータ１４を配置しているので、熱伝達により換気ダクト２５内を流れる外気でインバータ１４の底面の熱を奪うことができ、インバータ１４の温度上昇を抑制することもできる。

次に、コントロールボックス１７およびインバータ１４のメンテナンス等の作業を行う場合について述べる。

まず、コントロールボックス１７のメンテナンスを行う場合には、コントロールボックス１７がパッケージ２の正面で且つインバータ１４の前側に設けられているため、作業者は、コントロールボックス１７を閉じた状態で、パッケージ２の前面にて作業することができる（図１（ａ）参照）。

また、コントロールボックス１７には開口１７ｃを設けているため、かかる開口１７ｃが手の通り孔となり、作業者は、ブレーカ操作等のインバータ１４の通常の作業は、コントロールボックス１７を閉じた状態で行える。

インバータ１４内のインバータ素子、構成機器等のメンテナンスを行う際には、コントロールボックス１７を開放位置まで開放する（図１（ｂ）参照）。このコントロールボックス１７の開放位置において、インバータ１４の前面を露出させることができる。さらに、作業者は、インバータ扉３２を開けて、インバータ１４のメンテナンスを行うこができる。

さらに、インバータ１４のメンテナンスが終了した後に、前記とは反対にインバータ扉１４ｂを閉じ、コントロールボックス１７を閉じる。このように、作業者は、コントロールボックス１７およびインバータ１４の両方をメンテナンスするに当って場所を移動する必要がなくなり、メンテナンス性が一層向上する。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、図５に仮想線で示すように、インバータ本体１４ａの底面から冷却フィン４０を下方に突設し、その冷却フィン４０を換気ダクト２５内に臨ませる。そして、この冷却フィン４０により、インバータ１４の放熱効果をさらに向上することができる。

また、本発明は、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）に採用することも可能である。

本発明の一実施の形態に係るコントロールボックスおよびインバータを示し、（ａ）はコントロールボックスを閉じた状態を示す斜視図、（ｂ）はコントロールボックスを開いた状態を示す斜視図である。 同コージェネレーション装置のパッケージの下部を示す正面斜視図である。 同コージェネレーション装置の機器収納室の背面斜視図である。 同コージェネレーション装置のコントロールボックスおよびインバータの分解斜視図である。 同コージェネレーション装置の機器収納室の概略を示す正面図である。 同コージェネレーション装置の機器収納室の概略を示す平面図である。 同コージェネレーション装置の全体を示す正面斜視図である。 同コージェネレーション装置の全体を示す背面斜視図である。

符号の説明

１ コージェネレーション装置
２ パッケージ
３ エンジン室
５ 機器収納室
７ ラジエータ室
１０ エンジン
１１ 発電機
１４ インバータ（電力変換器）
１６ 制御基盤
１７ コントロールボックス
１８ ラジエータ
１９ ラジエータファン
２０ 隔壁
２１ ヒンジ
２６ エンジン室用吸気ファン
２７ 吸気ファン
３０ 冷却用吸気ファン
３３ 出力端子台
３５ 配線口
３７ 出力線

Claims (3)

1. エンジン、エンジンで駆動される発電機、発電電力を所定周波数に変換する電力変換器およびラジエータファン等の補機の制御基板を内蔵するコントロールボックスをパッケージ内に収納するパッケージ収納型エンジン発電機において、
   パッケージ開口面に対して内部方向へ順に前記コントロールボックスおよび前記電力変換器を重ねて配置し、前記コントロールボックスの一辺にヒンジを設けて前記コントロールボックスを回転可能に構成し、
   パッケージ下部に前記電力変換器および前記コントロールボックスを配置し、
   コントロールボックス背面側で前記電力変換器下方に吸気ファンを有する換気ダクトを設け、前記換気ダクトと前記コントロールボックス背面にそれぞれ連通口を設けたことを特徴とするパッケージ収納型エンジン発電機におけるコントロールボックスおよび電力変換器の配置構造。
2. 請求項１記載のパッケージ収納型エンジン発電機におけるコントロールボックスおよび電力変換器の配置構造において、前記換気ダクトの吸気ファンとは別途に前記電力変換器に冷却用吸気ファンを設け、前記冷却用吸気ファンによる前記電力変換器冷却後の換気風も前記換気ダクト内へ合流し、前記エンジンを配置して区画したエンジン室に前記換気ダクトを接続したことを特徴とするパッケージ収納型エンジン発電機におけるコントロールボックスおよび電力変換器の配置構造。
3. 前記請求項２記載のパッケージ収納型エンジン発電機におけるコントロールボックスおよび電力変換器の配置構造において、前記電力変換器を前記換気ダクト上に載置したことを特徴とするパッケージ収納型エンジン発電機におけるコントロールボックスおよび電力変換器の配置構造。

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