JP5681516B2 - パッケージ収納型エンジン作業機 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと、該エンジンによって駆動される作業機と、エンジン及び作業機に関連する電装品と、をパッケージ内部に収納したパッケージ収納型エンジン作業機に関する。

パッケージ収納型エンジン作業機は、作業機としての発電機及び／又は冷媒圧縮機をエンジンで駆動して発電及び／又はヒートポンプ空調を行うとともに、その際に発生する排熱を利用して温水を生成するコージェネレーション装置として知られている。このようなパッケージ収納型エンジン作業機は、エンジンと、該エンジンによって駆動される作業機と、エンジン及び作業機に関連する電装品と、をパッケージ内部に収納した構成となっている。

パッケージ収納型エンジン作業機で用いられる電装品は、エンジン運転時の熱に曝されて温度上昇することを防止するために、電装品ボックスに収納されている。

例えば、車両のエンジン室内に配設されたリレー等の電装品の温度上昇を抑制するための電装品冷却装置が、特許文献１に開示されている。

特開平０７−５２６６５号公報

特許文献１に開示された電装品冷却装置は、リレーボックスをエンジン室内に配置するのに当たって、リレーボックスを吸気経路の一部分として構成し、エンジンの吸気負圧によって吸引される冷却風をリレーボックス内に流通させることにより、リレーボックス内に収納されたリレー等の電装品を冷却しようとするものである。

特許文献１の電装品冷却装置は、リレーボックスがエアクリーナの上流側に配置されているとともに、周囲から吸引された負圧の冷却風をリレーボックス内で流通させるという負圧冷却構造であるため、冷却風と一緒に粉塵等も吸引されるので、粉塵等がリレーボックス内に混入してしまうという問題がある。そのことを防止するために、リレーボックスにも防塵フィルタを別途に設置することや防塵フィルタをメンテナンスすることが必要になり、コストアップの要因になるという問題もある。

したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、エンジンが配設されたパッケージの下部空間において、エンジンからの熱や粉塵等の混入の影響を受けにくいように構成された電装品収納ボックスを備える、パッケージ収納型エンジン作業機を提供することである。

上記技術的課題を解決するために、本発明によれば、以下のパッケージ収納型エンジン作業機が提供される。

すなわち、本発明の請求項１に係るパッケージ収納型エンジン作業機は、
パッケージの下部空間において、エンジンと、該エンジンによって駆動される作業機とが配設されるパッケージ収納型エンジン作業機であって、
前記エンジン及び前記作業機に関連する電装品のうち非発熱性の電装品を収納する収納ボックスと、前記下部空間の中に外気を吸引する換気ファンを有する換気ダクトとが、それぞれ前記下部空間に配設され、
前記収納ボックスを構成する壁面に形成された複数の内部配線用孔や外部配線用孔や各種ネジ取付孔の隙間に対してシーリング部材を介在させることで前記収納ボックスの内部空間を密閉状態にし、且つ、前記収納ボックスと前記換気ダクトとを連通管で密閉状態に連結することにより、前記下部空間の圧力と前記収納ボックスの内部空間の圧力とが、同等の正圧になっていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係るパッケージ収納型エンジン作業機では、
前記下部空間の下方に設けられた床下空間は、複数の通気孔が形成された上床板と、該上床板に対して並行に離間配置された下床板と、から構成されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係るパッケージ収納型エンジン作業機では、
前記非発熱性の電装品が、端子台、リレー、ヒューズ又はブレーカのうちの少なくとも１つであることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、換気ダクトにおける換気ファンによって吸引された正圧の外気が、下部空間に配設された収納ボックスの隙間からその中に流入しようとするが、換気ダクトと収納ボックスとを密閉状態で連結する連通管を通じて、外気の一部が収納ボックス内に導かれることにより、エンジンの配設された下部空間と収納ボックスの内部空間とが同等の正圧になり、両者の間での空気の移動が実質的に無くなる。その結果、下部空間での正圧の空気が収納ボックスの隙間からその中に流入することや、吸引された外気と一緒に粉塵等が収納ボックスの中に入り込むことを防止できるという効果を奏する。

請求項２に係る本発明では、下部空間の下方に設けられた床下空間を構成する上床板に形成された複数の通気孔を通じて外気を流出させることにより、下部空間に配設されたエンジンを効果的に冷却できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る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。 同コージェネレーション装置の内部構成を示す正面図である。 同コージェネレーション装置の内部構成を示す平面図である。 同コージェネレーション装置の内部構成を示す背面図である。 同コージェネレーション装置の内部構成を示す右側面図である。 同コージェネレーション装置の内部構成を示す左側面図である。 同コージェネレーション装置における下部空間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における下部空間の概略を示す正面斜視図である。 同コージェネレーション装置における二重底構成の概略を示す断面図である。 本発明の変形例に係るコージェネレーション装置における下部空間の概略を示す正面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るパッケージ収納型エンジン作業機としてのコージェネレーション装置１について、図１乃至１０を参照しながら詳細に説明する。なお、コージェネレーション装置１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１及び２に示すように、コージェネレーション装置１は、略直方体形状をしたパッケージ（筐体）２を備えている。該パッケージ２の外面は、複数枚のパネルによって覆われており、図２に示すように、右側面下部パネル１０ａ、右側面上部パネル１０ｂおよび背面上部パネル１０ｃには、それぞれ、換気用吸気口３９ａ、換気用排気口３９ｂ、エンジン用吸気口３９ｃ及び電装品冷却用吸気口３９ｄが形成されている。これらの通気口３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄは、ルーバー、パンチングメタル又は網によって構成されている。

図３、５乃至７に示すように、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２０（図４に図示）により、上部空間３及び下部空間４に２分割されている。図４乃至７に示すように、上部空間３は、隔壁により、吸気室３１と、高発熱室３３と、低発熱室３４と、機器収納室３８とに区画されている。図５に示すように、吸気室３１には、吸気口１３ａを有する吸気サイレンサ１３が配置され、高発熱室３３には、吸気室３１の吸気サイレンサ１３に連通した吸気サイレンサ１３が配置されているとともに、エンジン５及び発電機６に関連する電装品のうち高発熱部品が集合配置されている。図３乃至６に示すように、低発熱室３４には、エンジン５及び発電機６に関連する電装品のうち低発熱部品が集合配置され、機器収納室３８には、ミストセパレータ８及び冷却水タンク１１が配置されている。

図３に示すように、下部空間４には、エンジン５と、発電機６と、エアクリーナ１２と、吸気サイレンサ１４と、始動トランス（スタータ）１５と、冷却水ポンプ１６と、ドレインフィルタ１７が配設され、図５に示すように、排気サイレンサ１９と、排気ガス熱交換器２２が配設され、図６に示すように、換気ダクト６０と、水／水熱交換器２１が配設され、図７に示すように、収納ボックス５０が、配設されている。なお、エンジン５は、例えばガスエンジンが採用される。該エンジン５のクランク軸が回転駆動して、作業機としての発電機６の発電機軸を回転させることにより、発電を行うようになっている。

上述した水／水熱交換器２１及び排気ガス熱交換器２２は、エンジン５から発生した熱から温水を生成するためのものであり、図３，５，６に示すように、該熱交換器２１，２２に冷水を供給するための水供給口９ａと、該熱交換器２１，２２によって生成された温水を取り出すための温水出口９ｂとが、下部空間４の右側面において上下方向に並列配置されている。

また、図７に示した収納ボックス５０には、非発熱性の電装品として、端子台５３、リレー、ヒューズ又はブレーカのうちの少なくとも１つが収納されている。図３に示すように、外部入力配線や外部出力配線を収納ボックス５０の端子台５３等に接続するための３つの外部配線用孔１８が、下部空間４の左上端部において上下方向に並列配置されている。

図４に示すように、中段壁２０の大略中央部分には、上部空間３と下部空間４とを上下方向に連通する通風口３７が形成されている。換気ダクト６０により換気用吸気口３９ａから下部空間４に取り込まれた外気が、エンジン５等を冷却しながら上方に流通し、通風口３７を通じて上部空間３の機器収納室３８に流入し、換気用排気口３９ｂから外部空間に放出されるように構成されている。

次に、図８乃至１０を参照しながら、下部空間４におけるエンジン５の冷却構成及び収納ボックス５０の防熱構成について説明する。

図８、９に示すように、二重床構造４０が、パッケージ２の下部空間４の下方に設けられている。図１０に示すように、二重床構造４０は、エンジン５等が載置される上床板４１ａと、該上床板４１ａに対して並行に離間配置された下床板４１ｂと、から構成されていて、上床板４１ａと下床板４１ｂとの間には床下空間４１が形成されている。

図８に示すように、上床板４１ａの右側部分であって換気ダクト６０の通気開口６２と対面する位置には、通気開口４２が形成されている。また、上床板４１ａの左側部分であって連通管４８の通気開口４９と対面する位置には、通気接続端４３が形成されている。上床板４１ａには、下部空間４と床下空間４１を連通する複数の通気孔４６が適宜の大きさ及び間隔で形成されている。また、図１０に示すように、上床板４１ａと下床板４１ｂとの間には、上床板４１ａに載置されたエンジン５等を支持するための支持フレーム４４が適宜に配設され、通気口４５が、支持フレーム４４の適宜の場所に形成されており、床下空間４１内での外気の自由な流通を可能にしている。

図８，９に示すように、外気を取り入れるための換気ダクト６０が、下部空間４の右側端の下部に配設されている。換気ダクト６０の内部には、外気を吸引するための換気ファン７が配設されている。換気ファン７は、図示しないモータによって回転駆動される。換気ダクト６０の上端部は、パッケージ２の右側面下部パネル１０ａに形成された換気用吸気口３９ａと対面するように構成された吸気開口６１を備えている。換気ダクト６０の下端部は、二重床構造４０の上床板４１ａに形成された通気開口４２と対面するように構成された送出開口６２を備えている。

図８，９に示すように、端子台５３等の非発熱性の電装品を収納するための収納ボックス５０が、エンジン５から離間して下部空間４の左側端の上部に配設されている。収納ボックス５０の内部には、複数の内部配線や外部配線を接続するための端子台５３や、複数のヒューズ素子を嵌挿するためのヒューズボックス５４等を取り付けるための取付板５１が設けられている。収納ボックス５０の上面には、パッケージ２の内部に収納された各種機器や制御回路ユニットと接続するための内部配線を端子台５３やヒューズボックス５４等に接続するための複数の内部配線用孔５６が、パッケージ２の正面側から背面側に向けて並列配置されている。収納ボックス５０の正面側には、外部入力配線や外部出力配線を収納ボックス５０の端子台５３等に接続するための複数の外部配線用孔１８が、上下方向に並列配置されている。収納ボックス５０の下面には、連通管４８と密閉状態で連通接続するための通気接続端５７が設けられている。そして、収納ボックス５０は、複数の内部配線用孔５６や外部配線用孔１８や各種のネジ取付孔（図示しない）を有するものの、例えば、図示しないシーリング部材を介在させることにより、収納ボックス５０の内部が密閉状態を保持できるように構成されている。

収納ボックス５０と二重床構造４０との間には、上下方向に延在する連通管４８が、左側端の正面側に設けられており、連通管４８の上端部が収納ボックス５０の通気接続端５７に対して密閉状態で連結され、連通管４８の下端部が上床板４１ａの通気接続端４３に対して密閉状態で連結される。したがって、連通管４８の下端部から収納ボックス５０に至る管内経路Ｐ２も、密閉状態が保たれている。その結果、収納ボックス５０及び連通管４８の両方の内部空間が密閉状態を保持できるように構成されている。

次に、換気ファン７により換気用吸気口３９ａから取り込まれた外気Ａが、パッケージ２の下部空間４及び上部空間３の中をどのように流通するかについて説明する。

すなわち、換気用吸気口３９ａから取り込まれた外気Ａは、換気ダクト６０の吸気開口６１、換気ファン７、送出開口６２の順で換気ダクト６０の内部を流通し、床下空間４１に至る。外気Ａは、通気開口４２から床下空間４１の中に導入され、外気Ａの大部分がエンジン５や発電機６等を冷却するための冷却分流Ｂとして分流する。そして、正圧を有する冷却分流Ｂが複数の通気孔４６から分散しながら流出する。複数の通気孔４６から流出した冷却分流Ｂは、上方に流通する過程でエンジン５や発電機６等を冷却し、通風口３７で集約される。冷却分流Ｂは、通風口３７から上部空間３の機器収納室３８に流入し、換気用排気口３９ｂから外部空間に放出される。

下流側の通気孔４６を通過した後の外気Ａの残部は、収納ボックス５０の内部に正圧分流Ｃとして分流する。正圧分流Ｃが下流側の床下空間４１を流通して通気接続端４３に至る。正圧分流Ｃが、通気開口４９から連通管４８の中に導入され、連通管４８の中を上方に流通して通気接続端５７に至り、収納ボックス５０の内部に導入されることにより、収納ボックス５０の内部が正圧となる。すなわち、正圧分流Ｃが、最も上流側に位置する通気孔４６から通気接続端４３までの床下空間４１内の床下経路Ｐ１と、最も下流側に位置する連通管４８内の管内経路Ｐ２と、を含む導入経路Ｐに沿って、収納ボックス５０の内部に導入されることにより、収納ボックス５０の内部が正圧となる。

なお、様々な部分での圧損等を考慮して、冷却分流Ｂ及び正圧分流Ｃの両者の正圧が同等になるように、通気孔４６の開口サイズや数量、連通管４８の内径等が適宜に決められている。そして、正圧分流Ｃに関する説明において、理解を容易にするために正圧分流Ｃが流通すると記載しているが、現実には、収納ボックス５０等の内部では、空気の流れがほとんど発生せず、正圧が伝播されるに過ぎない。

上記態様においては、外気Ａから分流してエンジン５等を冷却して高温となった冷却分流Ｂが、収納ボックス５０の隙間から収納ボックス５０の内部に流入しようとするが、冷却分流Ｂと同等の正圧を有する正圧分流Ｃが収納ボックス５０の内部に導入されて収納ボックス５０の内部が正圧となることにより、冷却分流Ｂが、収納ボックス５０の内部に流入することを防止できる。そのため、冷却分流Ｂを介してエンジン５等の廃熱が収納ボックス５０の内部に伝達することを防止できる。また、収納ボックス５０の内部と外部との間で、空気の流れがほとんど発生しないので、冷却分流Ｂ及び正圧分流Ｃに含まれる粉塵等が収納ボックス５０の中に入り込むことを防止できる。

次に、本発明の変形例に係るコージェネレーション装置１について、図１１を参照しながら説明するが、上述した実施形態との相違点を中心に説明する。

上述した実施形態では、外気Ａが床下空間４１に入った後、その途中で冷却分流Ｂ及び正圧分流Ｃに分流している。これに対して、変形例では、外気Ａ１が換気ダクト６０から流出する過程で冷却分流Ｂ１及び正圧分流Ｃ１に分流している。

図１１は、変形例に係るコージェネレーション装置１の下部空間４の概略を示す正面図である。図１１において、外気Ａ１を取り入れるための換気ダクト６０が、下部空間４の右側端の下部分に配設されている。換気ダクト６０の内部には、外気Ａ１を吸引するための換気ファン７が配設されている。換気ファン７は、図示しないモータによって回転駆動される。換気ダクト６０の上端部は、パッケージ２の右側面下部パネル１０ａに形成された換気用吸気口３９ａと対面するように構成された吸気開口６１を備えている。換気ダクト６０の下端部は、二重床構造４０の上床板４１ａに形成された通気開口４２と対面するように構成された送出開口６２を備えている。そして、換気ダクト６０は、エンジン５の右側下部に対面するように構成された送出開口６３を、換気ファン７と送出開口６２との間に備えている。エンジン５や発電機６等を冷却するための送出開口６３が換気ダクト６０に形成されているので、図８及び１０に示したような複数の通気孔４６が、上床板４１ａに形成されていない。

図１１に示したコージェネレーション装置１において、換気ファン７により換気用吸気口３９ａから取り込まれた外気Ａ１が、パッケージ２の下部空間４及び上部空間３の中をどのように流通するかについて説明する。

換気用吸気口３９ａから取り込まれた外気Ａ１は、換気ダクト６０の吸気開口６１、換気ファン７の順で換気ダクト６０の内部を流通したあと、換気ダクト６０の内での換気ファン７の下流側で、送出開口６３に向かう冷却分流Ｂ１と、送出開口６２に向かう正圧分流Ｃ１とに分流する。

外気Ａ１の大部分が、エンジン５や発電機６等を冷却するための冷却分流Ｂ１として、送出開口６３から流出する。正圧を有する冷却分流Ｂ１は、エンジン５や発電機６等の下部に吹き付けられて上方に流通する過程でエンジン５や発電機６等を冷却する。エンジン５や発電機６等の冷却により高温となった冷却分流Ｂ１は、通風口３７から上部空間３の機器収納室３８に流入し、換気用排気口３９ｂから外部空間に放出される。

他方、送出開口６３を過ぎた後の外気Ａ１の残部は、収納ボックス５０の内部に正圧分流Ｃ１として分流して、換気ダクト６０の内部のさらに下流側を流通しながら送出開口６２に至る。正圧分流Ｃ１は、通気開口４２から床下空間４１に導入され、床下空間４１の中を長手方向に（図１１の右側から左側に向けて）流通して通気接続端４３に至る。

正圧分流Ｃ１が、通気開口４９から連通管４８に導入され、連通管４８の中を上方に流通して通気接続端５７に至り、収納ボックス５０の内部に導入されることにより、収納ボックス５０の内部が正圧となる。すなわち、正圧分流Ｃ１が、送出開口６３から送出開口６２までの換気ダクト６０内のダクト経路Ｐ５と、通気開口４２から通気接続端４３までの床下空間４１内の床下経路Ｐ６と、連通管４８内の管内経路Ｐ７と、を含む導入経路Ｐに沿って、収納ボックス５０の内部に導入されることにより、収納ボックス５０の内部が正圧となる。様々な部分での圧損等を考慮して、冷却分流Ｂ１及び正圧分流Ｃ１の両者の正圧が同等になるように、送出開口６３及び通気開口４２の開口面積、連通管４８の内径等が適宜に決められている。

なお、正圧分流Ｃ１の説明においても、理解を容易にするために正圧分流Ｃ１が流通すると記載しているが、現実には、収納ボックス５０等の内部では、空気の流れがほとんど発生せず、正圧が伝播されるに過ぎない。

上記変形例においても、外気Ａ１から分流してエンジン５等を冷却して高温となった冷却分流Ｂ１が、収納ボックス５０の隙間から収納ボックス５０の内部に流入しようとするが、冷却分流Ｂ１と同等の正圧を有する正圧分流Ｃ１が収納ボックス５０の内部に導入されて収納ボックス５０の内部が正圧となることにより、冷却分流Ｂ１が、収納ボックス５０の内部に流入することを防止できる。そのため、冷却分流Ｂを介してエンジン５等の廃熱が収納ボックス５０の内部に伝達することを防止できる。また、収納ボックス５０の内部と外部との間では、空気の流れがほとんど発生しないので、冷却分流Ｂ１及び正圧分流Ｃ１に含まれる粉塵等が収納ボックス５０の中に入り込むことを防止できる。

なお、上述した実施形態及び変形例では、換気ファン７によって吸引された外気が、下部空間４の下方に設けられた床下空間４１の中を外気が通過して収納ボックス５０の内に導かれる構成であるが、換気ダクト６０と収納ボックス５０との間を連通する連通部材（図示しない）を下部空間４の中に配設し、該連通部材の中を外気が通過して収納ボックス５０の内に導かれる構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、パッケージ収納型エンジン作業機１の作業機として発電機６を適用した場合について説明したが、パッケージ収納型エンジン作業機１をエンジンヒートポンプとして構成する場合には、発電機６の代わりに圧縮機が設置される。さらに、パッケージ収納型エンジン作業機１の作業機として、発電機６及び圧縮機の両方を設置することもできる。

１ コージェネレーション装置（パッケージ収納型エンジン作業機）
２ パッケージ（筐体）
３ 上部空間
４ 下部空間
５ エンジン
６ 発電機（作業機）
７ 換気ファン
３９ａ 換気用吸気口
４０ 二重床構造
４１ 床下空間
４８ 連通管
４６ 通気孔
５０ 収納ボックス
５３ 端子台（非発熱性の電装品）
６０ 換気ダクト
Ａ 外気
Ｂ 冷却分流
Ｃ 正圧分流
Ｐ 導入経路

Claims (3)

1. パッケージの下部空間において、エンジンと、該エンジンによって駆動される作業機とが配設されるパッケージ収納型エンジン作業機であって、
   前記エンジン及び前記作業機に関連する電装品のうち非発熱性の電装品を収納する収納ボックスと、前記下部空間の中に外気を吸引する換気ファンを有する換気ダクトとが、それぞれ前記下部空間に配設され、
   前記収納ボックスを構成する壁面に形成された複数の内部配線用孔や外部配線用孔や各種ネジ取付孔の隙間に対してシーリング部材を介在させることで前記収納ボックスの内部空間を密閉状態にし、且つ、前記収納ボックスと前記換気ダクトとを連通管で密閉状態に連結することにより、前記下部空間の圧力と前記収納ボックスの内部空間の圧力とが、同等の正圧になっていることを特徴とする、パッケージ収納型エンジン作業機。
2. 前記下部空間の下方に設けられた床下空間は、複数の通気孔が形成された上床板と、該上床板に対して並行に離間配置された下床板と、から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のパッケージ収納型エンジン作業機。
3. 前記非発熱性の電装品が、端子台、リレー、ヒューズ又はブレーカのうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のパッケージ収納型エンジン作業機。

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