JP6206968B2 - 移動電源車 - Google Patents

Description

本発明は、主としてＬＰガスを燃料とする移動電源車に関するものである。

地震や台風などの災害があると、発電施設や送電施設が損壊し、それに起因して電力の供給が不足したり停止したりする停電が起こることがある。東日本大震災においても、大規模な停電があったことは記憶に新しい。

災害の規模が大きくなると、電力供給を含むライフラインが遮断されることが多い。このような非常時であっても、避難所や病院など、早急に電気を必要とする場所は確実に存在する。そのような場所では、可搬型の発電機を使用し、その現場で発電した電気で電力供給をまかなわなければならない。

このような可搬型の発電機は、エンジンを稼動して発電機を回し、発電された電気を供給する。エンジンを稼動する燃料には、ガソリンや軽油が用いられる。

ところが、一般的にガソリンや軽油は、大部分が自家用車やトラックなどの燃料として流通している。特に、災害等の緊急時には、トラックや車等の移動手段や運搬手段が、きわめて大きな規模で必要となる。したがって、その燃料であるガソリンや軽油も、移動用運搬用の車両に緊急に供給しなければならず、各所で取り合いのようなことになる。このため、ガソリンや軽油が被災地域で枯渇してしまい、発電用の燃料にまでまわらないといった事態となる。

実際に東日本大震災のときには、非常用としてせっかく発電機を準備していたとしても、燃料を確保できずに電気が供給できないという、極めて残念なケースが多々生じた。

一方、各種の事業所・工場・家庭などでは、プロパンガスや天然ガス等のガス燃料が広く用いられている。このようなガス燃料は、都市ガスとしてライフラインでガスが供給される一部の都心部を除き、搬送可能なボンベに液化ガスを充填した状態で流通し保管されている。

現実問題として東日本大震災では、ＬＰガス（液化石油ガス）について、車両用の燃料のような取り合いが起こることはなかった。また、被災地域において、ＬＰガスの需要量が通常時以上に急激に増大するといったことも起こらなかった。そして、驚いたことに、ボンベに充填されたＬＰガスは、非常時においても通常時と変わらない程度に、備蓄を余剰した態勢が維持されていたのである。

そこで、大規模な停電が起こった時に、通常時と変わらない備蓄が維持されるＬＰガスを活用して発電し、災害などの緊急時に電力をまかなうことに大きな期待が寄せられている。

特開平１０−２１２９４１号公報 実用新案登録第３１７４４１５号公報

災害等の非常時に用いられてきた可搬型の発電機には、例えば、上記特許文献１（特開平１０−２１２９４１号公報）、上記特許文献２（実用新案登録第３１７４４１５号公報）等に開示されたものがある。

上記特許文献１には、発電機を自動車に搭載した移動電源車が開示されている。

上記特許文献１記載のものは、ガソリンや軽油などの液体燃料を用いることを前提としたものである。また、特許文献１は、発電用のエンジンと走行用のエンジンのマフラーを共用する技術である。したがって、ガス燃料を使用することに対する車両の電気系統の安全面については考慮されていない。

特許文献２には、ガソリンエンジンに直結した発電機に、ＬＰガスを燃料として使用して発電する技術が開示されている。

上記特許文献２記載のものは、エンジンと発電機を手押し車のような簡易な軽車両に搭載したものである。したがって、手押し車のような軽車両には電気系統がないため、ガス燃料を使用することに対する車両の電気系統の安全面については考慮されていない。

また、被災地域でたまたま電気を必要とする場所にこの発電機があればいいけれども、そうでなければ、電気が必要なところまで発電機を運搬しなければならない。それには搬送用のトラックが別に必要になり、トラックを確保できなければ電気を供給できないといった事体に陥る。

また、一般に移動電源車は、被災地などの発電が必要な場所に到着してから、装置の組立や、吸入から発電機までの燃料ラインの安全性の確認など、煩雑な事前準備をマンパワーによって行わなければならない。このような事前準備用として別にエネルギーも必要とする。したがって、実際には、本格的に発電を稼動するまでに２４時間ほどもかかっているのが実情である。

このように、可搬型の発電機は、駆動エネルギーとしては軽油やガソリンなどの液体の化石燃料を用いる場合が殆んどであった。一方、ＬＰガスなどのガス燃料を用いるものも提案されているが、小型の発電機に限られ、しかも車両の電気系統の安全性を考慮したものは提案されていない。

すなわち、現在までのところ、ＬＰガスなどのガス燃料を用い、さらにガスを用いることを考慮した安全性を確保し、かつ十分に非常時の発電に寄与できるだけの発電機を車載し、かつ装置起動を素早く行える移動電源車は提案されていなかったのが実情である。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ガス燃料を用いることを考慮した安全機構を確保し、かつ非常時に速やかに起動して電気の供給を開始できる移動電源車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の移動電源車は、
発電装置を車両に搭載した移動電源車であって、
上記車両は、上記車両を始動するときの電力を供給する車載バッテリーと、上記車両の走行中に上記車載バッテリーに充電するためのダイナモと、上記車載バッテリーおよび上記ダイナモを含む電気系統をボディアースするための車体とを備え、
上記発電装置は、発電用エンジンと、上記発電用エンジンによって稼動する交流発電機とを備え、
上記車両には、上記交流発電機を上記車体へのボディアースとは別に大地に直接アースするためのアース部材が、上記車体から電気的に絶縁した状態で取り付けられている
ことを要旨とする。

本発明の移動電源車は、上記車両には、上記交流発電機を上記車体へのボディアースとは別に大地に直接アースするためのアース部材が、上記車体から電気的に絶縁した状態で取り付けられている。
すなわち、
上記アース部材により、上記交流発電機が上記車体とは別に大地に直接アースされているため、漏電ブレーカーの作動の確実性が確保された。
上記アース部材が上記車体から電気的に絶縁した状態で取り付けられているため、作業者の感電に対する安全性を確保できる。すなわち、上記アース部材と上記車体のあいだが導通されていると、交流発電機の配線に絶縁不良等の不具合が生じたときに、作業者が車体と配線に同時に触れると感電事故が起こる。本発明では、上記アース部材と上記車体のあいだが絶縁されているため、万一作業者が車体と配線に同時に触れたとしても感電事故は起こらなくなる。
また、アース部材が車両に取り付けられていることから、現場に出動するときにアース部材を積み忘れて発電できなかったり、アース部材を現場に忘れて帰って、つぎの出動のときに慌てるといったトラブルを未然に防止できる。

本発明において、上記アース部材を地面に対して進退させるための進退ユニットを有している場合には、
上記進退ユニットの操作によってアース部材を大地に接地させたり離したりすることができ、かなづち等の工具を必要としない。したがって、出動するときに工具を積み忘れて現場で慌てたり、工具を忘れて現場に帰って、つぎの出動のときに慌てるといったトラブルを未然に防止できる。

本発明において、上記車載バッテリーが、上記発電用エンジンを始動するときの電力を供給するバッテリーとして兼用されている場合には、
上記車両を始動するときの電力を供給する車載バッテリーと、上記発電用エンジンを始動するときの電力を供給するバッテリーを兼用するため、バッテリー１個分の軽量化を計ることができる。特に、軽トラックのような車載重量の小さな小型車両に発電装置を搭載する場合に有利である。小型車両であれば、中型の自動車免許を保有していれば運転して出動できるため、極めて汎用性が高くなる。
また、車両が走行できる状態であれば発電用エンジンを始動できることから、上記発電用エンジンを始動するためのバッテリーを放電させてしまって、現場に出動したものの交流発電機を起動できず、電気の供給ができないといったトラブルを未然に防止できる。

本発明において、上記発電装置は、上記発電用エンジンによって稼動する直流発電機をさらに備え、
上記直流発電機によって上記車載バッテリーが充電されるように構成されている場合には、
発電用エンジンが稼動すれば走行しなくても直流発電機で上記車載バッテリーが充電される。したがって、車載バッテリーの容量が残り少なく発電用エンジンを起動するのがギリギリであったようなときでも、つぎの走行に支障をきたさない。

本発明の第１実施形態を示す外観図である。 上記第１実施形態の構成を説明するブロック図である。 上記第１実施形態の電気系統を説明する結線図である。 進退ユニットを示す図である。 本発明の第２実施形態の構成を説明するブロック図である。 上記第２実施形態の電気系統を説明する結線図である。 本発明の第３実施形態の電気系統を説明する結線図である。 本発明の第３実施形態の電気系統を説明する結線図である。

つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。

◆第１実施形態◆
〔概要の構成〕
図１は、本発明を適用した第１実施形態の移動電源車１０を示す図である。

この移動電源車１０は、発電装置１を車両２に搭載して構成されている。

上記車両２は、この例では、排気量約６５０ｃｃ、最大積載量３５０ｋｇの日本の軽自動車規格に該当する小型トラックであり、軽トラックと呼ばれて市場に流通しているものである。

上記発電装置１は、この例では、ＬＰガスを燃料とするガス発電装置である。具体的には、例えば、ＫＯＨＬＥＲ社の非常用ガス発電装置ＪＫ２０を適用することができる。この非常用ガス発電装置ＪＫ２０は、上記軽トラックの車両２に対し、積載量的に搭載可能な重量ならびに大きさである。

上記移動電源車１０では、上記車両２の荷台部３に、上記発電装置１が搭載されている。また、上記荷台部３には、発電装置１の燃料であるＬＰガスが充填された液化ガスボンベ４が搭載されている。さらに、上記荷台部３には、インバーター５、分電盤６ならびに配電盤７が搭載されている。

上記移動電源車１０は、アース部材１１を地面に対して進退させるための進退ユニット８が取り付けられている。

〔構成の詳細〕
図２は、上記移動電源車１０の構成を説明するブロック図である。
図３は、上記移動電源車１０の電気系統を説明する結線図である。
図４は、進退ユニットを示す図である。

〔車両〕
上記車両２は、上記車両２を始動するときの電力を供給する車載バッテリー２１と、上記車両２の走行中に上記車載バッテリー２１に充電するためのダイナモ２２と、上記車載バッテリー２１および上記ダイナモ２２を含む電気系統をボディアースするための車体９とを備えている。

上記車載バッテリー２１は、一般的な軽自動車に搭載される１２Ｖの鉛蓄電池を使用することができる。上記ダイナモ２２は、車両の走行用エンジン（図示していない）の回転によって発電機を回し、直流電気を発生するものである。発生した直流電気を上記車載バッテリー２１に充電する。上記車載バッテリー２１は、一般的な軽自動車に搭載される１４．４Ｖの直流発電機を使用することができる。ここでは、上記車載バッテリー２１およびダイナモ２２は、上記車両２に標準品として搭載されていたものをそのまま利用した。

上記車体９には、上記車載バッテリー２１および上記ダイナモ２２を含む電気系統がボディアースされている。すなわち、各電気系統のマイナス側が車体９に接続され、プラス側だけが配線されている。

〔発電装置〕
上記発電装置１は、発電用エンジン１５と、上記発電用エンジン１５によって稼動する交流発電機１６とを備えている。

上記発電用エンジン１５は、この例では、ガス燃料であるＬＰガスによって稼動する内燃機関である。上記発電用エンジン１５により毎分３０００回転の回転エネルギーを得て、上記交流発電機１６の駆動エネルギー減とする。

上記交流発電機１６は、この例では、単相１００Ｖ／２００Ｖの一般家庭用電源を発電する単相交流発電機である。上記発電用エンジン１５により回転駆動されて発電する。

上記発電用エンジン１５には、ガス燃料の供給源である液化ガスボンベ４からＬＰガスが供給される。この例では、車両２の積載量の制限により、上記液化ガスボンベ４として２０ｋｇのものを採用した。

〔発電装置と車両の連携〕
上記移動電源車１０では、上記車載バッテリー２１が、上記発電用エンジン１５を始動するときの電力を供給するバッテリーとして兼用されている。つまり、車両に搭載した車載バッテリー２１の電力で発電用エンジン１５を始動する。図示しない始動スイッチは、走行用エンジンのセルモーターを始動するキースイッチとは別個に、例えば発電装置１側に設けることができる。

上記移動電源車１０では、上記発電装置１は、上記発電用エンジン１５によって稼動する直流発電機１７をさらに備えている。上記直流発電機１７は、発電装置１に設けられている。そして、上記直流発電機１７によって上記車載バッテリー２１が充電されるように構成されている。したがって、発電用エンジン１５が稼動している間は、車両２を走行させていなくても車載バッテリー２１が充電され続ける。

〔燃料供給系統〕
上記移動電源車１０には、ガス供給設備１２において、液化ガスボンベ４から０．９ＭＰａの高圧で供給を受けたガス燃料を２．８ｋＰａの低圧で発電用エンジン１５に供給するための単段圧力調節器１３を備えている。上記単段圧力調節器１３は、１時間あたり６．５ｋｇのＬＰガスを供給できるものを使用した。上記単段圧力調節器１３によって２．８ｋＰａの低圧に調節されたガス燃料は、低圧ホース１４を介して発電用エンジン１５に供給される。この例では、長さ１０ｍの低圧ホース１４を搭載しておいた。

〔電気出力系統〕
上記移動電源車１０には、上記交流発電機１６で発電された単相１００Ｖ／２００Ｖの交流電気を三相２００Ｖに変換するインバーター５が搭載されている。この例では、上記インバーターの出力は、３．７ｋＷ（６．７ｋＶＡ）である。このように、上記交流発電機１６からは、単相１００Ｖ／２００Ｖの電気が発電されるが、その一部をインバーター５を通し、三相２００Ｖに変換して出力する。したがって、単相１００Ｖ／２００Ｖの一般家庭用電源を供給できるとともに、三相２００Ｖにより、例えばエレベーターなどの駆動電力を供給することもできる。

上記インバーター５を経由しない単相１００Ｖ／２００Ｖの電気は、主幹漏電単相ブレーカー１８および単相子ブレーカー２０を経由し、単相１００Ｖ、４．０ｋＷ（４．０ｋＶＡ）の電気として、単相１００Ｖコンセント２３から連続出力される。この例では、単相１００Ｖコンセント２３を複数（例えば１４個）備え、それぞれの単相１００Ｖコンセント２３に１対１対応させて複数の（例えば１４個）単相子ブレーカー２０が設けられている。この例では、上記主幹漏電単相ブレーカー１８は、漏電３０ｍＡ、過電流２０Ａで通電を遮断するものを適用した。また、単相子ブレーカー２０は、１５Ａで通電を遮断するものを適用した。

上記インバーター５を経由して変換された三相２００Ｖの電気は、主幹漏電三相ブレーカー１９を経由し、三相２００Ｖ、３．７ｋＷ（６．７ｋＶＡ）の電気として、三相２００Ｖコンセント２４から連続出力される。この例では、三相２００Ｖコンセント２４は、上記主幹漏電三相ブレーカー１９に対応して１個設けられている。この例では、上記主幹漏電三相ブレーカー１９は、漏電３０ｍＡ、過電流２０Ａで通電を遮断するものを適用した。

上記主幹漏電単相ブレーカー１８、主幹漏電三相ブレーカー１９および単相子ブレーカー２０は、上述した分電盤６内に配置されている。また、単相１００Ｖコンセント２３と三相２００Ｖコンセント２４は、上述した配電盤７内に配置されている。

〔アース〕
上述したように、上記車体９には、上記車載バッテリー２１および上記ダイナモ２２を含む電気系統がボディアースされている。すなわち、車両２における各電気系統のマイナス側が車体９に接続され、プラス側だけが配線されている。

上記車両２には、上記交流発電機１６を上記車体９へのボディアースとは別に大地に直接アースするためのアース部材１１が、上記車体９から電気的に絶縁した状態で取り付けられている。

具体的には、上記交流発電機１６は単相３線式の出力であり、第１相、第２相および中性相の出力線がある。上記第１相と第２相を、インバーター５および主幹漏電三相ブレーカー１９を経由する三相２００Ｖコンセント２４の側と、上記第１相、第２相および中性相を主幹漏電単相ブレーカー１８および単相子ブレーカー２０を経由する単相１００Ｖコンセント２３の側とに分岐させて出力する。また、中性相をアース部材１１に接続して大地に直接アースする。このとき、中性相からアース部材１１は、上記車体９へのボディアースとは別に、上記車体９から電気的に絶縁した状態とされる。

上記アース部材１１は、進退ユニット８によって地面に対して進退させるようになっている。

上記進退ユニット８の構成はつぎのとおりである。すなわち、上記アース部材１１はこの例では先端が尖った棒状を呈したものであり、筒状の絶縁ケース２６にスライド可能に収容されている。そして、上記アース部材１１は、絶縁ケース２６ごと９０度回動し、アース部材１１の先端を下向きにした縦位置と、アース部材１１の先端を横向きにした横位置とで、一端停止した状態で安定するようになっている。

上記アース部材１１は、根元部が上述した中性相に結線されていて、絶縁ケース２６に収容されることにより、車体９から電気的に絶縁した状態にされる。

そして、上記アース部材１１は、アース部材１１の先端を下向きにした縦位置にした状態で、ハンドル２５を回転することにより、アース部材１１の先端が地面に対して進退するようになっている。ハンドル２５回転をアース部材１１の進退に変換させる機構としては、具体的には、例えばラックアンドピニオンギヤの機構を採用することができる。

発電装置１を稼動するときには、アース部材１１の先端が下向きになる縦位置とし、ハンドル２５を回転させてアース部材１１の先端を地面に埋没させ、交流発電機１６の中性相をアースさせる。発電装置１を停止したときには、ハンドル２５を逆回転させてアース部材１１の先端を地面から離し、アース部材１１の先端が横向きになる横位置とする。

◆第２実施形態◆
図５は、本発明の第２実施形態の構成を説明するブロック図である。
図６は、上記第２実施形態の電気系統を説明する結線図である。

この例は、インバーター５、主幹漏電三相ブレーカー１９および三相２００Ｖコンセント２４を有していない。したがって、発電した電気は、もっぱら単相１００Ｖ電源として利用される。それ以外は、上記第１実施形態と同様であり、同様のところには同じ符号を付している。

◆作用効果◆
以上に述べたように、上記各実施形態の移動電源車１０によれば、つぎの作用効果を奏する。

すなわち、上記車両２には、上記交流発電機１６を上記車体９とは別に大地に直接アースするためのアース部材１１が、上記車体９から電気的に絶縁した状態で取り付けられている。
上記アース部材１１により、上記交流発電機１６が上記車体９とは別に大地に直接アースされているため、漏電ブレーカーの作動の確実性が確保された。
上記アース部材１１が上記車体９から電気的に絶縁した状態で取り付けられているため、作業者の感電に対する安全性を確保できる。すなわち、上記アース部材１１と上記車体９のあいだが導通されていると、交流発電機１６の配線に絶縁不良等の不具合が生じたときに、作業者が車体９と配線に同時に触れると感電事故が起こる。本発明では、上記アース部材１１と上記車体９のあいだが絶縁されているため、万一作業者が車体９と配線に同時に触れたとしても感電事故は起こらなくなる。
また、アース部材１１が車両９に取り付けられていることから、現場に出動するときにアース部材１１を積み忘れて発電できなかったり、アース部材１１を現場に忘れて帰って、つぎの出動のときに慌てるといったトラブルを未然に防止できる。

また、上記アース部材１１を地面に対して進退させるための進退ユニット８を有しているため、
上記進退ユニット８の操作によってアース部材１１を大地に接地させたり離したりすることができ、かなづち等の工具を必要としない。したがって、出動するときに工具を積み忘れて現場で慌てたり、工具を忘れて現場に帰って、つぎの出動のときに慌てるといったトラブルを未然に防止できる。

また、上記車載バッテリー２１が、上記発電用エンジン１５を始動するときの電力を供給するバッテリーとして兼用されているため、
上記車両２を始動するときの電力を供給する車載バッテリー２１と、上記発電用エンジン１５を始動するときの電力を供給するバッテリーを兼用するため、バッテリー１個分の軽量化を計ることができる。特に、軽トラックのような車載重量の小さな小型車両に発電装置１を搭載する場合に有利である。小型車両であれば、中型の自動車免許を保有していれば運転して出動できるため、極めて汎用性が高くなる。
また、車両２が走行できる状態であれば発電用エンジン１５を始動できることから、上記発電用エンジン１５を始動するためのバッテリーを放電させてしまって、現場に出動したものの交流発電機１６を起動できず、電気の供給ができないといったトラブルを未然に防止できる。

また、上記発電装置１は、上記発電用エンジン１５によって稼動する直流発電機１７をさらに備え、
上記直流発電機１７によって上記車載バッテリー２１が充電されるように構成されているため、
発電用エンジン１５が稼動すれば走行しなくても直流発電機１７で上記車載バッテリー２１が充電される。したがって、車載バッテリー２１の容量が残り少なく発電用エンジン１５を起動するのがギリギリであったようなときでも、つぎの走行に支障をきたさない。

◆第３実施形態◆
図７および図８は、本発明の第３実施形態の電気系統を説明する結線図である。

この例は、交流発電機１６の中性相を、接地用コンデンサ２７を介してアース部材１１に結線している。
図７は、図３に示した形態の変形例であり、交流発電機１６で発電した電気を、単相１００Ｖ電源および三相２００Ｖ電源で利用する例である。
図８は、図６に示した形態の変形例であり、交流発電機１６で発電した電気を、もっぱら単相１００Ｖ電源として利用する例である。
上記接地用コンデンサ２７に替えて、高抵抗を介して中性相をアース部材１１に結線してもよい。
それ以外は、上述した第１実施形態および第２実施形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付して説明を省略している。

この実施形態では、大きな地絡電流が流れる地絡事故が起こったとき、その電流値を低下させることができる。これにより、地絡事故の際に交流発電機１６を損傷させる可能性が低下する。それ以外は、第１実施形態および第２実施形態と同様の作用効果を奏する。

◆変形例◆
上述した説明ではガス燃料がＬＰガスである例を説明したが、天然ガス等に代表されるような他のガス燃料でもよい。また、上記ガス燃料としては、化石燃料も適用できるし、それ以外のガス燃料を適用することを妨げる趣旨ではない。

１：発電装置
２：車両
３：荷台部
４：液化ガスボンベ
５：インバーター
６：分電盤
７：配電盤
８：進退ユニット
９：車体
１０：移動電源車
１１：アース部材
１２：ガス供給設備
１３：単段圧力調節器
１４：低圧ホース
１５：発電用エンジン
１６：交流発電機
１７：直流発電機
１８：主幹漏電単相ブレーカー
１９：主幹漏電三相ブレーカー
２０：単相子ブレーカー
２１：車載バッテリー
２２：ダイナモ
２３：単相１００Ｖコンセント
２４：三相２００Ｖコンセント
２５：ハンドル
２６：絶縁ケース
２７：接地用コンデンサ

Claims (4)

1. 発電装置を車両に搭載した移動電源車であって、
   上記車両は、上記車両を始動するときの電力を供給する車載バッテリーと、上記車両の走行中に上記車載バッテリーに充電するためのダイナモと、上記車載バッテリーおよび上記ダイナモを含む電気系統をボディアースするための車体とを備え、
   上記発電装置は、発電用エンジンと、上記発電用エンジンによって稼動する交流発電機とを備え、
   上記車両には、上記交流発電機を上記車体へのボディアースとは別に大地に直接アースするためのアース部材が、上記車体から電気的に絶縁した状態で取り付けられている
   ことを特徴とする移動電源車。
2. 上記アース部材を地面に対して進退させるための進退ユニットを有している
   請求項１記載の移動電源車。
3. 上記車載バッテリーが、上記発電用エンジンを始動するときの電力を供給するバッテリーとして兼用されている
   請求項１または２記載の移動電源車。
4. 上記発電装置は、上記発電用エンジンによって稼動する直流発電機をさらに備え、
   上記直流発電機によって上記車載バッテリーが充電されるように構成されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動電源車。

Images