JP6128936B2 - パッケージ型のエンジン発電装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば非常用、防災用として設置される発電装置で、エンジン発電装置の運転時に発生する振動と排熱を利用して除雪を行う屋外パッケージ型のエンジン発電装置に関するものである。

家屋の屋根に積もった雪の雪下ろし装置については、例えば、特許文献１〜４に開示されているように、各種のものが提案されている。
特許文献１では、屋根に接する雪の面を加熱し、雪を水に変化して流動層を形成し、屋根、流動層（水）、雪の三層となし、雪が屋根より滑りやすい状態とし、流動層を有する雪に振動を与えることにより、雪が流動層（水）を滑りながら屋根より脱落させることにより、大量の積雪を滑らせて迅速にしかも一挙に除雪する屋根雪下ろし装置が提案されている。
又、特許文献２では、家屋の傾斜した屋根上に、加振機とこの加振機により振動する振動伝達板を設置し、縦材により両者を連結する。振動伝達板は屋根の上面に沿って水平方向に延びる。機械的な振動エネルギーにより屋根上の雪を振るい落とすため、従来の熱エネルギーにより融雪する装置に比較して格段にエネルギーコストが低くなる屋根用落雪装置が提案されている。
又、特許文献３では、屋根板に圧電素子を接合して振動板とし、この振動板をボルト等で屋根枠に支持又は固定し、圧電素子に交番電圧を印加して屈曲振動を起こさせることによって屋根の積雪を落下除去させる、圧電振動板を用いた除雪装置が提案されている。
特許文献４では、屋根の上に超音波振動板を設けて、その上に雪が積もったとき、超音波振動子により超音波振動板を振動させてその上の雪を振るい落とす屋上除雪装置が提案されている。

特開平１−４６６６９号公報 特開２０００−１４５０７６号公報 特開２００５−１０５７８９号公報 特開平６−２９９７３２号公報

非常用、防災用として設置される、これまでの屋外パッケージ型のエンジン発電装置には、屋根部の積雪を落下させる装置を設置したものは存在していないが、屋根部に積雪した場合、凍結や破損による装置故障の原因となるため、発電装置の積雪対策が必要である。
そこで、この発明はエンジン発電装置が定期点検などで運転されるとき、その運転時の熱や振動等を利用して積雪接触部の雪を溶かし且つ屋根部を揺らすことによって屋根部の積雪を落とす雪下ろし装置を提案するものである。

この発明に係わるパッケージ型のエンジン発電装置は、発電機用エンジンと、この発電機用エンジンを冷却する冷却水の冷却水配管と、上記発電機用エンジンの排ガスを排出する排気管と、これらの機器を覆う天蓋部とを有するパッケージ型のエンジン発電装置であって、上記冷却水配管、及び上記排気管の双方、又はいずれか一方が上記天蓋部に張り巡らされ、上記発電機用エンジンの作動による発生熱を天蓋部全面に放熱する放熱機構又は上記天蓋部に張り巡らされ上記排気管と対向して受熱する熱伝導性放熱板で構成された放熱機構、上記発電機用エンジンの振動を上記天蓋部に伝える板バネで構成され、且つ上記発電機用エンジンの作動による振動を受けて上記天蓋部を振動させる第１振動機構、及び上記発電機用エンジンの作動による振動を受けて発電する圧電素子よりなる発電部とこの発電部を電源とする振動発生部とで構成されこの振動発生部によって上記天蓋部を振動させる第２振動機構を備え、これら３機構のうち、上記第１振動機構単独で、或いは上記第１振動機構と上記第２振動機構又は上記放熱機構との組み合わせによって上記天蓋部の雪おろし装置が構成されているものである。

この発明のパッケージ型のエンジン発電装置によれば、運転時の熱や振動等を利用して天井部を揺らし、屋根部に積雪した雪を落とすことができ、エンジン及び排気管に設けた、熱交換器の冷却水配管を天井部に張り巡らせることによって搭載機器からの放熱を積雪接触部に効率よく無駄なく伝えることができる。更に排気ガスは高温であるため積雪接触部の雪の融解に有用であり排熱の有効活用が図られ、積雪対策ができると共に保守点検が簡単容易であり且つ経済的なパッケージ型のエンジン発電装置が得られるものである。
又、天井部より放熱することで冷却水温度を通常より低くできるため、エンジン冷却効率の向上が見込める。
特に、一定周期（一回／月、一回／週など）毎に定期保守運転を実施する発電装置であれば、無人で保守運転を兼ねた雪下ろしができる。

この発明の実施の形態１におけるパッケージ型のエンジン発電装置の全体構造の概略を示す説明図である。 この発明の実施の形態１におけるパッケージ型のエンジン発電装置の雪おろし装置を示す側面図である。 この発明の実施の形態１におけるパッケージ型のエンジン発電装置の雪おろし装置部分を構成する放熱機構の平面図で、（ａ）は、天井部５ｂの略全域に、冷却水配管１８、２１を張り巡らした放熱機構の説明図、（ｂ）は、天井部５ｂの略全域に、排気管７を蛇行状に張り巡らした放熱機構の説明図である。 この発明の実施の形態２におけるパッケージ型のエンジン発電装置の放熱機構を示す側面図である。 この発明の実施の形態３におけるパッケージ型のエンジン発電装置の第１振動機構を示す側面図である。 図５の改良例を示す側面図である。 この発明の実施の形態４におけるパッケージ型のエンジン発電装置の第１振動機構を下から見た説明図である。 この発明の実施の形態５におけるパッケージ型のエンジン発電装置の第２振動機構を示す側面図である。

この発明は、エンジン発電装置の運転時における熱や振動等を利用して天蓋部すなわち屋根部を揺らし、屋根上に積雪した雪を落とす屋外パッケージ型のエンジン発電装置の雪おろし装置に関するものである。
定期点検などでエンジンを運転したとき、発電装置内の温度が上昇するため、屋根部の積雪接触部の雪が融け、接触抵抗が低下する。そこに着目し、エンジンの振動と発熱を利用することで、屋根部を振動させるとともに屋根部に向かって放熱し積雪を落下させるものである。
以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
図１〜３にもとづいて実施の形態１にかかるパッケージ型のエンジン発電装置１を説明する。
パッケージ型のエンジン発電装置１は、土台２、発電機用エンジン３、パッケージ４、屋根部５ａ及び天井部５ｂよりなる天蓋部５、エンジンの排気管１９、この排気管１９に設けた熱交換器２０、排気管内の高温の排ガスを冷却する冷却水配管２１、発電機内に設置された熱交換器（図示せず）によって発電機用エンジン３を冷却する冷却水配管１８などにより構成されている。
通常、運転時には、冷却水配管１８及び冷却水配管２１内に冷却用不凍液を通過させて、発電機用エンジン３及び排気管１９の冷却を行う。
この実施の形態１は、冷却水配管１８、２１及び排気管１９による放熱機構を採用したものであり、図３（ａ）の場合は、天井部５ｂの略全域に、冷却水配管１８及び冷却水配管２１を張り巡らし、冬季、屋根部５ａに積雪したとき、発電機用エンジン３を運転することで天井部５ｂの全面に、エンジン熱による温水で放熱し、この部分の温度を上昇させて、積雪６のうち天井部５ｂに接触している部分の雪を融解させる。更に後述するように発電機用エンジン３による振動を利用することで天井部５ｂを振動させて、積雪６を落下させる。

又、図３（ｂ）の場合は、天井部５ｂの略全域に、排気管１９と連通した排気管７を蛇行状に張り巡らし、天井部５ｂの全面に排ガスで放熱しこの部分の温度を上昇させるようにして天井部５ｂに接触している部分の雪を融解させる。
又、排気管７と排気管１９の出入り口部には、切り替え弁８とバイパス管９とが設けられていて、冬期のみ、この切り替え弁８で発電機用エンジン３の排気ガスの熱を天井部５ｂに伝えるようにし、夏期には、切り替え弁８の切り替え操作により排気ガスを、バイパス管９を通し屋外へ直接放出するようにする。

なお、図３（ａ）、図（ｂ）では、天井部５ｂに、冷却水配管１８、２１、及び排気管７のいずれか一方だけを張り巡らすようにしたが、双方を組み合わせることによっても実施可能である。

実施の形態２．
図４にもとづいて実施の形態２にかかるパッケージ型のエンジン発電装置１を説明する。
この実施の形態２のエンジン発電装置１の放熱機構では、冷却水配管１８、２１及び排気管７の代わりに、天井部全面に熱伝導性の高い放熱板２２を設け、この熱伝導性の放熱板２２の吸熱部を排気管１９に接触させて配置（もしくは熱交換が可能な間隔だけ離して設置）し、この熱伝導性の放熱板２２によってエンジンの運転時に排気管１９を通過する排気ガスの熱を受熱し、その熱を、天井部５ｂを介し屋根部５ａに伝えることで積雪接触部の雪を融解するものである。

実施の形態３．
図５〜６にもとづいて実施の形態３にかかるパッケージ型のエンジン発電装置１を説明する。
この実施の形態３のエンジン発電装置１は、第１振動機構を採用したものであり、図５に示すようにパッケージ４に取り付けた板バネ１０を介しエンジンの運転時の振動を天井部５ｂに伝え天井部５ｂを揺らするものである。
板バネ１０を利用することで、通常より大きな振動を天井部５ｂに伝えることができ、積雪６を落下させることができる。このようにして搭載機器による振動を、雪下ろしに有効活用できる。

又、板バネ１０の代わりに、天井部５ｂを、エンジンの固有振動に共振する寸法の構造にしてもよい。
このように、天井部５ｂの固有振動数を発電機用エンジン３の振動周期に合わせることで共振を起こすことにすれば、低振幅の搭載機器であっても通常より大きく振動できて、積雪６を屋根部５ａより落下させることできる。又、積雪のない場合は、図６に示すようなストッパー１１を取り付けることにより固有振動数を変更などして、天井部５ｂの振動を除去してもよい。

実施の形態４．
図７にもとづいて実施の形態４にかかるパッケージ型のエンジン発電装置１を説明する。
この実施の形態４のエンジン発電装置１は、第１振動機構を採用したものであり、図７に示すように天井部５ｂに、発電装置の振動を増幅して天井部５ｂに伝えることができる変移速度増幅機能を持つ変移速度増幅機構（アドバンス制震装置）１２を設置したものである。
変移速度増幅機構１２は、トグル機構で構成され、２本の腕部（ブレース材）１３をパッケージ４に、振動伝達部（アドバンス制震装置ダンパー）１４を天井部５ｂの壁部５ｃ（もしくは積雪を落下させるために有効な位置）に、それぞれ取り付けたものである。
この変移速度増幅機構１２は、パッケージ４の振動を接続部１５で２〜３倍に増幅して伝達するので、天井部５ｂや壁部５ｃを通常より大きく振動させ、天井部５ｂを揺らすことで積雪を落下させることができる。

実施の形態５．
図８にもとづいて実施の形態５にかかるパッケージ型のエンジン発電装置１を説明する。
この実施の形態５のエンジン発電装置１は、第２振動機構を採用したものであり、図８に示すように、屋根部５ａに振動発生部(モータ等)１６を取り付けることで、屋根部５ａを振動させる。その際に、発電機用エンジン３の作動による振動を受けて発電する圧電素子１７を発電部とする電源（発電装置）を床面（土台２）に設置することで、雪下ろしの動力として利用するものである。

実施の形態６．
以上各実施の形態を個々に説明したが、この発明の雪おろし装置は、放熱機構、第１振動機構、及び第２振動機構のうち、いずれかの機構を単独で、又は各機構を組み合わせて構成されるものである。

又、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の組み合わせが可能であり、又各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１：発電装置、 ２：土台、 ３：発電機用エンジン、 ４：パッケージ、
５：天蓋部、 ５ａ：屋根部、 ５ｂ：天井部、 ５ｃ：壁部、 ６：積雪、
７：排気管、 ８：切り替え弁、 ９：バイパス管、 １０：板ばね、
１１：ストッパー、 １２：変移速度増幅機構、 １３：腕部（ブレース材）、
１４：振動伝達部、 １５：接続部、 １６：振動発生部、 １７： 圧電素子、
１８：冷却水配管、 １９：排気管、 ２０：熱交換器、 ２１：冷却水配管、
２２：熱伝導性の放熱板。

Claims (3)

1. 発電機用エンジンと、この発電機用エンジンを冷却する冷却水の冷却水配管と、上記発電機用エンジンの排ガスを排出する排気管と、これらの機器を覆う天蓋部とを有するパッケージ型のエンジン発電装置であって、
   上記冷却水配管、及び上記排気管の双方、又はいずれか一方が上記天蓋部に張り巡らされ、上記発電機用エンジンの作動による発生熱を天蓋部全面に放熱する放熱機構又は上記天蓋部に張り巡らされ上記排気管と対向して受熱する熱伝導性放熱板で構成された放熱機構、
   上記発電機用エンジンの振動を上記天蓋部に伝える板バネで構成され、且つ上記発電機用エンジンの作動による振動を受けて上記天蓋部を振動させる第１振動機構、
   及び上記発電機用エンジンの作動による振動を受けて発電する圧電素子よりなる発電部とこの発電部を電源とする振動発生部とで構成されこの振動発生部によって上記天蓋部を振動させる第２振動機構を備え、これら３機構のうち、上記第１振動機構単独で、或いは上記第１振動機構と上記第２振動機構又は上記放熱機構との組み合わせによって上記天蓋部の雪おろし装置が構成されていることを特徴とするパッケージ型のエンジン発電装置。
2. 発電機用エンジンと、この発電機用エンジンを冷却する冷却水の冷却水配管と、上記発電機用エンジンの排ガスを排出する排気管と、これらの機器を覆う天蓋部とを有するパッケージ型のエンジン発電装置であって、
   上記冷却水配管、及び上記排気管の双方、又はいずれか一方が上記天蓋部に張り巡らされ、上記発電機用エンジンの作動による発生熱を天蓋部全面に放熱する放熱機構又は上記天蓋部に張り巡らされ上記排気管と対向して受熱する熱伝導性放熱板で構成された放熱機構、
   上記発電機用エンジンの固有振動に共振する部材で構成され、且つ上記発電機用エンジンの作動による振動を受けて上記天蓋部を振動させる第１振動機構、
   及び上記発電機用エンジンの作動による振動を受けて発電する圧電素子よりなる発電部とこの発電部を電源とする振動発生部とで構成されこの振動発生部によって上記天蓋部を振動させる第２振動機構を備え、これら３機構のうち、上記第１振動機構単独で、或いは上記第１振動機構と上記第２振動機構又は上記放熱機構との組み合わせによって上記天蓋部の雪おろし装置が構成されていることを特徴とするパッケージ型のエンジン発電装置。
3. 発電機用エンジンと、この発電機用エンジンを冷却する冷却水の冷却水配管と、上記発電機用エンジンの排ガスを排出する排気管と、これらの機器を覆う天蓋部とを有するパッケージ型のエンジン発電装置であって、
   上記冷却水配管、及び上記排気管の双方、又はいずれか一方が上記天蓋部に張り巡らされ、上記発電機用エンジンの作動による発生熱を天蓋部全面に放熱する放熱機構又は上記天蓋部に張り巡らされ上記排気管と対向して受熱する熱伝導性放熱板で構成された放熱機構、
   上記発電機用エンジンの振動を増幅する変移速度増幅機構で構成され、且つ上記発電機用エンジンの作動による振動を受けて上記天蓋部を振動させる第１振動機構、
   及び上記発電機用エンジンの作動による振動を受けて発電する圧電素子よりなる発電部とこの発電部を電源とする振動発生部とで構成されこの振動発生部によって上記天蓋部を振動させる第２振動機構を備え、これら３機構のうち、上記第１振動機構単独で、或いは上記第１振動機構と上記第２振動機構又は上記放熱機構との組み合わせによって上記天蓋部の雪おろし装置が構成されていることを特徴とするパッケージ型のエンジン発電装置。