JP5882408B2 - エンジン駆動電機の負荷装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）装置をそなえたエンジン駆動電機の負荷装置に係わり、とくにエンジンで発生した微粒子をＤＰＦ装置で燃焼させるようにエンジンにダミー負荷を懸けて運転するための負荷装置に関する。

エンジン駆動電機の一例であるエンジン駆動発電機は、一般に図１０に示すように構成され、発電機ＧがディーゼルエンジンＥで駆動され、出力端子ＯＵＴから負荷(図示せず)に給電し、このとき発生するディーゼルエンジンＥの排気ガスはＤＰＦを通って大気中に排出される。

ただし、ＤＰＦはＰＭ捕集量に限度があるため、ある程度微粒子が溜まると何らかの方法で燃焼させる等して除去し、ＤＰＦを再生させる必要がある。そのために、微粒子量および排気ガス温度を計測してエンジンＥを制御することにより微粒子を燃焼することが行われている。

すなわち、ＤＰＦに設けた微粒子量計測手段ＰＭＤにより微粒子量を計測するとともに、同じく温度検出手段ＴＤにより排気ガス温度を計測し、これら計測手段の計測結果に基づいてエンジン制御ユニットＥＣＵがエンジンＥとの信号授受によりエンジンＥの制御を行い、適時に排気ガス温度を上昇させて微粒子を燃焼させることによりＤＰＦの再生を行うこととしている。

ここで、エンジン制御ユニットＥＣＵは例えば自動車用ディーゼルエンジンＥに付属する制御装置であり、エンジン制御付加ユニットＧ−ＥＣＵは発電機Ｇを制御するために付加した制御装置である。

そして特許文献１は、ＤＰＦをそなえたエンジン駆動電機の一例を示しており、エンジン負荷を増大させてＤＰＦの再生を行う方式を開示している。

特開2011-127534号公報

しかしながら、特許文献１におけるエンジン駆動電機は、発電電動機におけるＤＰＦ再生方式を提示するものではあるが、実際の運用場面でのメンテナンスとか取り扱いまで配慮したものではなく、具体的構造としては種々の補修が必要である。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、ダミー負荷を懸けてＤＰＦを再生させるエンジン駆動電機用の負荷装置であって、機器メンテナンスに適しており、かつ取り扱いが容易化された負荷装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、
ＤＰＦが設けられたエンジン駆動電機の、前記ＤＰＦを再生処理するために前記エンジン駆動電機に負荷を懸ける負荷装置において、
平面状に並置された抵抗体からなる発熱性のダミー負荷を有し、前記ダミー負荷の並置面が前記エンジン駆動電機の排風路に配置された
ことを特徴とするエンジン駆動電機の負荷装置、および
ＤＰＦが設けられたエンジン駆動電機の、前記ＤＰＦを再生処理するために前記エンジン駆動電機に負荷を与える負荷装置において、
前記エンジン駆動電機のエンジンを冷却するエンジンファンとは別に、外気を取り入れて前記エンジンの冷却用熱交換器を冷却する電動ファンを有し、
前記負荷装置は、平面状に並置された抵抗体からなる発熱性のダミー負荷を有し、前記ダミー負荷の並置面が前記電動ファンによる冷却風流路に配置された
ことを特徴とするエンジン駆動電機の負荷装置、
を提供するものである。

本発明は上述のように、ダミー負荷をエンジンの排風路または電動ファンの冷却風流路に直交するように配置したため、エンジン駆動電機に負荷を懸けるために通電されて発熱したダミー負荷を適度に冷却することができるとともに、メンテナンスおよび取り扱いが容易な負荷装置を提供することができ、エンジン駆動電機と好適に協働する負荷装置を提供することができる。

本発明に係るエンジン駆動電機の負荷制御回路を示す説明図。 本発明の一実施例の構造を示す側断面図。 図２に示した実施例に用いられるダミー負荷の構成を示すもので、図３(a)は平面図、図３(b)は左側面図、図３(c)は下面図。 図３に示したダミー負荷の周辺構造を示したもので、図４Ａ(a)は平面図、図４Ｂ(b)は左側面図、図４Ｂ(c)は下面図。 図４に示した排風カバーの構造を示したもので、図５(a)は平面図、図５(b)は左側面図、図５(c)は下面図。 図５に示した排風カバーに組み合わされるダミー負荷カバーの、網目部の平面図。 図４に示した排風カバーに組み合わされる端子保護板の構造を示したもので、図７(a)は平面図、図７(b)は左側面図、図７(c)は上面図。 図２に示した排風ダクトの構造を示したもので、図８(a)は図２と同じ方向からみた外観図、図８(b)はその左側面図、図８(c)はその上面図。 本発明の他の実施例を示した説明図。 従来のＤＰＦ再生装置の回路構成を示す図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図1は、本発明のＤＰＦ再生方式における回路構成を示すブロック図である。この図１に示すように、発電機Ｇの出力側にダミー負荷Ｌ、ならびにその投入および解除を行う接触器ＭＣを設け、接触器ＭＣのオン、オフによって所要時に発電機Ｇにダミー負荷Ｌを接続してエンジンＥの出力を増すように運転させる。ダミー負荷Ｌは、抵抗器である。またＦは、エンジンＥに設けられ、エンジンＥおよび発電機Ｇを冷却するファンである。

接触器ＭＣは、微粒子量計測手段ＰＭＤおよび温度計測手段ＴＤの計測結果に基づき、エンジン制御ユニットＥＣＵにＣＡＮ（Controller Area Network）を介して接続されたエンジン制御付加ユニットＧ−ＥＣＵにより制御される。

すなわち、エンジン制御ユニットＥＣＵによるエンジン制御に合わせて、エンジン制御付加ユニットＧ−ＥＣＵが接触器ＭＣをオン、オフしてダミー負荷Ｌの投入、遮断を制御する。

これにより、所要時に、発電機Ｇにダミー負荷Ｌを接続しエンジンＥの出力を増して排気ガス温度を上昇させ、ＤＰＦ内の微粒子を燃焼させて除去し、ＤＰＦを再生するようにしている。

ここで、エンジン制御ユニットＥＣＵは、例えば自動車用ディーゼルエンジンＥに付属する制御装置であり、エンジン制御付加ユニットＧ−ＥＣＵは、エンジンＥの運転に合わせてダミー負荷Ｌの投入、遮断を行うために接触器ＭＣを制御する目的で付加した制御装置である。

図２は、本発明の一実施例の側断面を示したものである。この図２に示すように、ダミー負荷Ｌは、エンジン駆動電機のケーシング１１におけるエンジン排風路１２内に配されている。

エンジン排風路１２は、エンジンＥの図示左端に配されたファンＦの送風側から燃料タンク１５の上部に沿うようにケーシング１１内を上方に向かって設けられており、その何れかの箇所で排風がダミー負荷Ｌの配置面、つまり複数のダミー負荷Ｌとしての抵抗体が平行配置されて形成する面と実質的に直交するように、ダミー負荷Ｌを取り付ける。図２では、ケーシング１１の上方に水平となる状態、４５度程度傾いた状態、および垂直に近い状態の３つの状態が示されている。

これによりダミー負荷Ｌは、エンジンファンＦから送り出された排風が当たって空冷される。排風は、エンジンファンＦに吸い込まれる前に、図示しない電機（例えば発電機Ｇ）およびエンジンＥの周囲を通り、また一部はエンジン用熱交換器Ｒを通ってくるからある程度吸熱した状態ではあるが、ダミー負荷Ｌを十分空冷する程度に低温である。

このようにダミー負荷Ｌが適当な温度に冷却される結果、エンジン駆動電機の操作者等がケーシング周りに近付き、さらに触れることがあっても、不意に高温の風とか物体に接するという事態にはならない。したがって、エンジン駆動電機の取り扱いがし易く、安全性も高くすることができる。

ダミー負荷Ｌを通った排風は、ケーシング１１の上部に設けられた排風出口から排風カバー１３を経てケーシング１１の外部に排出される。排風カバー１３の一部に排風ダクト１４を配して、雨露がケーシング１１内に侵入してダミー負荷Ｌを損傷することがない構造とすることもできる。

図３(a)、(b)、(c)は、ダミー負荷Ｌの構造例を示したものである。ここでは、６本の抵抗体Ｌ１が図３(a)に示すように平面状に並置、つまり抵抗体Ｌ１が1本ずつ図３(b)における図示上下の端子Ｌ２、Ｌ２間に平行配列されるように掛け渡されたものとして構成され、かつ図３(c)に示すように端子Ｌ２同士を接続板Ｌ３によって接続することにより相互に直列接続されている。抵抗体Ｌ１は発熱性であり、エンジン駆動電機のダミー負荷として利用され、その際に発熱した抵抗体Ｌ１をエンジンの排風で冷却する。

その冷却を良好にするために、抵抗体Ｌ１は、できるだけ排風に接し易くかつ通気し易いように、抵抗体同士の間、および抵抗体を構成する線の間に適度の隙間が設けられている。図３では、単純な螺旋コイル状に構成されたものとして描いているが、冷却風との接触面積を増すために、より複雑に屈曲させて乱麻状コイルとしてもよい。

図４Ａ(a)、図４Ｂ(b)、図４Ｂ(c)は、エンジン駆動電機のケーシング１１におけるダミー負荷Ｌ周辺の要素を示したものである。図４Ａ(a)は、ケーシング１１におけるダミー負荷Ｌの上方に配される排風カバー１３の構成を示しており、排風カバー１３は，ＤＰＦの排風を排出するための開口を一部に持った格子部１３１、およびダミー負荷Ｌを保護しつつ空冷した排風を逃がす網目部１３２を備えている。

図４Ｂ(b)は、図４Ａ(a)を左側面から見た図であり、手前にダミー負荷Ｌが、またその背後にＤＰＦが配されている。そして、図４Ｂ(c)は図４Ａ(a)の下面を示しており、図示のように図示左側にダミー負荷Ｌが、右側にＤＰＦが配されている。

ＤＰＦの排気管は、図４Ａ(a)に示した格子部１３１の開口に繋がるものであるが、排気管の端部が上方を向く結果、排気管の上端部から雨露滴が管内に入ることを考慮し、その逃がし口（図示せず）を設けるために途中に垂れ下がった部分が設けられている。

図５(a)、(b)、(c)は、図４に示した排風カバー１３から網目部１３２を取り外した状態を示している。この図５から分かるように、排風カバー１３は、格子部開口１３１ａおよび網目部開口１３１ｂを有する。

格子部開口１３１ａは排風カバー１３の板材を打ち抜いて開口が設けられているが、網目部開口１３１ｂは大きな開口を網目部材で覆うように構成されている。

そして、この大きな開口の長手方向両端には折曲板１３１ｃを配して、ダミー負荷Ｌの端子が、雨露への曝露とか飛来物の衝突等によって損傷することがないように保護している。折曲板１３１ｃは、ダミー負荷Ｌの端子部の内側を保護するように構成されている。

図６は、図４に示した排風カバー１３の網目部１３２に取り付けられる網板の構造を示している。この網板は、枠材にラス網１３２１をスポット溶接点１３２２で固定して一体化したものである。

この網板により、ダミー負荷Ｌの上方が全面的に覆われてダミー負荷Ｌが通気性を保った状態で保護される。

図７(a)、(b)、(c)は、ダミー負荷Ｌ周辺の一端側（図４Ｂ(b)）に設けられる端子保護板１３３の構造を示している。この端子保護板１３３は、図示のようにほぼ矩形状であり、一方の長辺が直角に折り曲げられて立ち上げられ、短辺側から見た側面形状（図７(b)）がＬ字状となるように構成されている。

これにより、ダミー負荷Ｌの外側端子は、雨露滴の浸入、付着により劣化損傷することを防止するように保護される。

図８(a)、(b)、(c)は、排風ダクト１４（図２）の構造を示したものである。排風ダクト１４は、ダミー負荷Ｌの上部を覆うように設けられるもので、ダミー負荷Ｌの上方に横向きの排風路を形成する。すなわち、排風ダクト１４はいわば頭巾状の形状であり、下端にダミー負荷Ｌを取り囲んだフランジ面１４１を有し、図示左側面が開口していて、この開口にラス網１４２が設けられている。

この排風ダクト１４は必要に応じて設けられるもので、設ける場合は、排風カバー１３の網目部１３２を設けなくてよい。

図９は、電動空冷式熱交換器を持つエンジンに適用する本発明のもう一つの実施例を示したものである。このエンジンＥでは、エンジンＥのファンＦからの排風路は燃料タンク１５の上に設けられており、ファンＦの排風はＤＰＦを冷却したのちに電動ファンＥＦの排風路とは隔離された排風路から外部に排出される（破線図示）。ここで、熱交換器Ｒを主として冷却するのは電動ファンＥＦであるから、エンジンＥのファンＦは小型のものでよい。

熱交換器Ｒは、電動ファンＥＦが取り入れた外気により主に冷却され、熱交換器Ｒを通った排風がダミー負荷Ｌに与えられる。したがって、熱交換器Ｒおよびダミー負荷Ｌを効率よく冷却することができる。

他の実施例

上記実施例では、エンジン駆動電機としてエンジン駆動発電機の例を示したが、エンジン駆動溶接機も同様に負荷を懸けてＤＰＦの再生を行うことができる。

Ｅ エンジン、Ｇ 発電機、Ｆ ファン、
ＤＰＦ ディーゼル・パティキュレート・フィルタ、ＤＯＣ 酸化触媒、
ＴＤ 温度計測手段、ＰＭＤ 微粒子量計測手段、
ＥＣＵ エンジン制御ユニット、Ｇ−ＥＣＵ エンジン制御付加ユニット、
ＭＣ 接触器、Ｌ ダミー負荷、ＥＦ 電動ファン。
１１ ケーシング、１２ 排風路、１３ 排風カバー、１３１ 格子部、
１３１ａ 格子部開口、１３１ｂ 網目部開口、１３１ｃ 折曲板、
１３２ 網目部、１３２１ ラス網、１３２２ スポット溶接点、
１３３ 端子保護板、１４ 排風ダクト、１４１ フランジ面、
１４２ ラス網、１５ 燃料タンク。

Claims (6)

1. ＤＰＦが設けられたエンジン駆動電機の、前記ＤＰＦを再生処理するために前記エンジン駆動電機に負荷を懸ける負荷装置において、
   平面状に並置された抵抗体からなる発熱性のダミー負荷を有し、前記ダミー負荷の並置面が前記エンジン駆動電機の排風路に配置された
   ことを特徴とするエンジン駆動電機の負荷装置。
2. 請求項1記載のエンジン駆動電機の負荷装置において、
   前記エンジン駆動電機は、排風カバーを上部に持ったケーシング内に収容され、
   前記ダミー負荷は、前記ケーシングにおける前記排風カバーの内側に、ダミー負荷カバーで覆われて前記ダミー負荷の並置面が前記エンジン駆動電機の排風路に実質的に直交するように配置された
   ことを特徴とするエンジン駆動電機の負荷装置。
3. 請求項２記載のエンジン駆動電機の負荷装置において、
   前記ケーシングにおける前記排風カバーの外側に排風ダクトをそなえたことを特徴とするエンジン駆動電機の負荷装置。
4. 請求項３記載のエンジン駆動電機の負荷装置において、
   前記排風ダクトの何れかの端部に通気性カバーをそなえたことを特徴とするエンジン駆動電機の負荷装置。
5. ＤＰＦが設けられたエンジン駆動電機の、前記ＤＰＦを再生処理するために前記エンジン駆動電機に負荷を与える負荷装置において、
   前記エンジン駆動電機のエンジンを冷却するエンジンファンとは別に、外気を取り入れて前記エンジンの冷却用熱交換器を冷却する電動ファンを有し、
   前記負荷装置は、平面状に並置された抵抗体からなる発熱性のダミー負荷を有し、前記ダミー負荷の並置面が前記電動ファンによる冷却風流路に配置された
   ことを特徴とするエンジン駆動電機の負荷装置。
6. 請求項５記載のエンジン駆動電機の負荷装置において、
   前記負荷装置は、前記ダミー負荷を有し、前記ダミー負荷の並置面が前記電動ファンによる冷却風流路に対して実質的に直交するように配置された
   ことを特徴とするエンジン駆動電機の負荷装置。

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