JP6984384B2 - Mobile power car - Google Patents
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Description
本発明は、原動機と発電機とを組み合わせた発電装置に係るものであって、特に複数の原動機を備えた構成に係るものである。 The present invention relates to a power generation device in which a prime mover and a generator are combined, and particularly relates to a configuration including a plurality of prime movers.
原動機と発電機とを組み合わせた発電装置は、例えば移動電源車等のように移動体に搭載(例えば荷台等に搭載)して利用したり、所望の設備に設置される非常用電源装置等のようにハウジング内に収容して利用することが知られている。 A power generation device that combines a prime mover and a generator can be used by being mounted on a moving body (for example, mounted on a loading platform) such as a mobile power supply vehicle, or as an emergency power supply device installed in a desired facility. It is known that it is housed in a housing and used.
具体例としては、特許文献1のように、停電・災害時等の非常用電源(緊急電源等)として利用可能な構成が挙げられる。また、特許文献2のように、航空機用等の電力供給時の電力損失や電圧降下を抑制したり、電力の周波数変換(例えば50/60Hzの商用電源を航空機分野で使用されている400Hzレベルの高周波電力に変換)に利用可能な構成が挙げられる。
As a specific example, as in Patent Document 1, a configuration that can be used as an emergency power source (emergency power source or the like) in the event of a power failure or disaster can be mentioned. Further, as in
発電装置の原動機においては、ディーゼルエンジン等の内燃機関やモータ等の電動機のように回転出力軸を備えたものであって、その回転出力軸の回転運動を発電機に伝達できるものを適用することが挙げられる。 For the prime mover of the generator, the one equipped with a rotary output shaft such as an internal combustion engine such as a diesel engine or an electric motor such as a motor and capable of transmitting the rotational motion of the rotary output shaft to the generator shall be applied. Can be mentioned.
また、原動機の故障時やメンテナンス時等においても電力を安定供給すること(例えば供給が途絶えないようにすること等)を想定し、複数個の発電装置を組み合わせる検討もされている。 In addition, considering the stable supply of electric power (for example, to prevent the supply from being interrupted) even in the event of a prime mover failure or maintenance, a study is being made to combine a plurality of power generation devices.
前述のような複数個の発電装置を単に組み合わせる、例えば単に複数個の原動機を備え、当該原動機それぞれに別個の発電機を組み合わせた構成にすると、発電装置の大型化や重量増加等を招くおそれがある。 If a plurality of power generation devices as described above are simply combined, for example, if a plurality of prime movers are simply provided and a separate generator is combined with each of the prime movers, the size and weight of the power generation devices may increase. be.
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであって、発電装置の小型化や軽量化に貢献可能な技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of contributing to miniaturization and weight reduction of a power generation device.
この発明の一態様は、内燃機関回転出力軸の一端側と発電機回転子の一端側とを断状態または接続状態に切替自在な一端側連結部と、電動機回転出力軸の一端側と発電機回転子の他端側とを断状態または接続状態に切替自在な他端側連結部と、を備え、一端側連結部および他端側連結部のうち何れか一方が接続状態で、当該接続状態の回転出力軸の回転トルクを発電機回転子に伝達させて発電機を発電することを特徴とする。 One aspect of the present invention includes a one-end side connecting portion that can switch between one end side of the internal combustion engine rotary output shaft and one end side of the generator rotor in a disconnected state or a connected state, one end side of the motor rotary output shaft, and a generator. The other end side connecting portion that can switch the other end side of the rotor to the disconnected state or the connected state is provided, and one of the one end side connecting portion and the other end side connecting portion is in the connected state. It is characterized in that the rotational torque of the rotary output shaft of the above is transmitted to the rotor of the generator to generate a generator.
発電装置は、内燃機関回転出力軸および電動機回転出力軸が、発電機回転子と同軸上に延在しているものでも良い。また、内燃機関回転出力軸および電動機回転出力軸のうち、何れか一方が発電機回転子と同軸上に延在し、他方が発電機回転子に沿って非同軸上に延在し、当該他方と発電機回転子との両者間に、当該両者間で回転トルクを伝達するトルク伝達機構が介在しているものでも良い。また、内燃機関および電動機のうち少なくとも何れか一方は、発電機に接続された自動始動発電機盤を介して始動するものでも良い。 The power generation device may have an internal combustion engine rotary output shaft and a motor rotary output shaft extending coaxially with the generator rotor. Further, one of the internal combustion engine rotary output shaft and the motor rotary output shaft extends coaxially with the generator rotor, and the other extends non-coaxially along the generator rotor, and the other. A torque transmission mechanism for transmitting rotational torque between the two and the generator rotor may be interposed. Further, at least one of the internal combustion engine and the electric motor may be started via an automatic start generator panel connected to the generator.
他の態様は、前述のような発電装置をハウジングに収容して搭載している移動電源車、または前述のような発電装置をハウジングに収容して設置される非常用電源装置であることを特徴とする。 Another aspect is a mobile power supply vehicle in which the above-mentioned power generation device is housed in a housing and mounted, or an emergency power supply device in which the above-mentioned power generation device is housed and installed in the housing. And.
本発明によれば、発電装置の小型化や軽量化に貢献することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to contribute to the miniaturization and weight reduction of the power generation device.
本発明の実施形態による発電装置は、単に複数個の発電装置を組み合わせた構成(例えば単に複数個の原動機それぞれに別個の発電機を組み合わせた構成)とは全く異なるものであって、2つの原動機に対して1つの発電機を組み合わせた構成である。 The power generation device according to the embodiment of the present invention is completely different from a configuration in which a plurality of power generation devices are simply combined (for example, a configuration in which a plurality of prime movers are simply combined with a separate generator), and the two prime movers are used. It is a configuration in which one generator is combined with respect to the above.
すなわち、発電機回転子の一端側には、一端側連結部を介して内燃機関回転出力軸を断続自在に連結し、当該発電機回転子の他端側には、他端側連結部を介して電動機回転出力軸を断続自在に連結した構成である。そして、一端側連結部および他端側連結部のうち何れか一方を接続状態(一方側の回転出力軸が発電機回転子と接続している状態)で、当該一方側からの回転トルクを発電機回転子に伝達させて発電機を発電することが可能なものである。 That is, the internal combustion engine rotary output shaft is intermittently connected to one end side of the generator rotor via the one end side connecting portion, and the other end side of the generator rotor is connected to the other end side via the other end side connecting portion. It is a configuration in which the rotary output shafts of the electric motor are connected intermittently. Then, in a state where either one of the one end side connecting portion and the other end side connecting portion is connected (a state in which the rotation output shaft on one side is connected to the generator rotor), the rotational torque from the one side is generated. It is possible to generate a generator by transmitting it to the rotor.
このような本実施形態によれば、2つの原動機(内燃機関および電動機)が発生する各回転エネルギーの変換(電気エネルギーへの変換を)を1つの発電機が担うことができるため、各原動機それぞれに別個の発電機を組み合わせる必要がなくなる。すなわち、発電装置の小型化や軽量化に貢献可能となる。 According to the present embodiment as described above, since one generator can be responsible for the conversion (conversion to electric energy) of each rotational energy generated by the two prime movers (internal combustion engine and motor), each of the prime movers Eliminates the need to combine separate generators. That is, it is possible to contribute to the miniaturization and weight reduction of the power generation device.
このような発電装置の発電機を発電させる場合には、一端側連結部および他端側連結部(以下、適宜纏めて単に連結部と適宜称する)のうち何れか一方を接続状態および他方を断状態にして、当該一方側の原動機を稼動させれば良い。 When generating electricity from a generator of such a power generation device, either one of the one-side connection portion and the other end side connection portion (hereinafter, appropriately collectively referred to as a connection portion) is connected and the other is disconnected. It suffices to put it in a state and operate the prime mover on one side.
また、各回転エネルギーの電気エネルギー変換後の出力は、同じ出力端子を介して出力することが可能、すなわち各出力に係る構成部品(出力ケーブル等)の共通化や小型化等を図ることができ、当該各出力に係る取り扱い作業性(例えば出力ケーブルの配線作業性等)も良好となる。 In addition, the output of each rotational energy after conversion to electrical energy can be output via the same output terminal, that is, the components (output cable, etc.) related to each output can be standardized and miniaturized. The handling workability (for example, wiring workability of the output cable, etc.) related to each output is also improved.
また、2つの原動機のうち何れか一方側の回転エネルギーを利用できない状況(例えば、原動機や連結部等の故障の他に、内燃機関の場合は燃料切れ等、電動機の場合は電源消失等の状況)であっても、他方側の回転エネルギーを利用できる状態であれば、当該一方側の連結部および原動機をそれぞれ断状態および停止状態に切り替え、他方側の連結部および原動機をそれぞれ接続状態および稼動状態に切り替えることにより、容易に発電機を発電させることが可能である。 In addition, the situation where the rotational energy of either one of the two prime movers cannot be used (for example, in addition to the failure of the prime mover and the connecting part, the fuel runs out in the case of an internal combustion engine, the power supply disappears in the case of an electric motor, etc.) ), But if the rotational energy of the other side can be used, the connecting part and the prime mover on the other side are switched to the disconnected state and the stopped state, respectively, and the connecting part and the prime mover on the other side are connected and operated, respectively. By switching to the state, it is possible to easily generate electricity.
また、前述のような連結部および原動機の各状態の切り替えは、センサ(例えば原動機等の状況を検出するセンサ)やアクチュエータ(例えば連結部の状態を切り替えるアクチュエータ)等を用いて適宜自動化することもでき、例えば電源バックアップに係る作業性の向上(作業時間の短縮化等)にも貢献可能となる。 Further, switching between the states of the connecting portion and the prime mover as described above may be appropriately automated by using a sensor (for example, a sensor for detecting the status of the prime mover or the like) or an actuator (for example, an actuator for switching the state of the connecting portion). For example, it is possible to contribute to the improvement of workability (reduction of work time, etc.) related to power supply backup.
また、前述のような発電装置をハウジングに収容して適用するような場合(例えば移動電源車,非常用電源装置等の場合)には、当該ハウジングの収容効率にも貢献可能となる。 Further, when the power generation device as described above is housed in a housing and applied (for example, in the case of a mobile power supply vehicle, an emergency power supply device, etc.), it is possible to contribute to the housing efficiency of the housing.
また、内燃機関回転出力軸および電動機回転出力軸のうち何れか一方と、発電機回転子と、の両者間に、当該両者間で回転トルクを伝達するトルク伝達機構を介在することにより、発電機,内燃機関,電動機の配置構成を種々変更でき、前述のように発電装置をハウジングに収容する場合には、当該収容効率に貢献することも可能となる。 Further, by interposing a torque transmission mechanism for transmitting rotational torque between the two of the internal combustion engine rotary output shaft and the motor rotary output shaft and the generator rotor, the generator , The arrangement configuration of the internal combustion engine and the electric motor can be variously changed, and when the power generator is housed in the housing as described above, it is possible to contribute to the housed efficiency.
本実施形態による発電装置は、以上示したように2つの原動機に対して1つの発電機を組み合わせ、各回転エネルギーの変換を1つの発電機が担うことができる構成であれば良く、種々の分野(例えば、内燃機関分野,電動発電機分野,移動体分野,移動電源車分野,非常用発電装置分野等)の技術常識を適宜適用して設計することが可能であり、その一例として以下に示すものが挙げられる。 As described above, the power generation device according to the present embodiment may have a configuration in which one generator is combined with two prime movers and one generator can be responsible for the conversion of each rotational energy, and is used in various fields. (For example, the field of internal combustion engine, the field of motor generator, the field of mobile body, the field of mobile power supply vehicle, the field of emergency power generation equipment, etc.) can be appropriately applied for design, and an example thereof is shown below. Things can be mentioned.
<本実施形態の一例である発電装置10A>
図1に示す本実施形態の実施例である発電装置10Aは、発電機1,内燃機関2,電動機3を主として備えたハイブリッド構造(以下、発電機1,内燃機関2,電動機3を纏めて単に主要素と適宜称する)であって、その主要素を支持台4にそれぞれ支持(図中では支持フレーム4a,4bや防振材4c等を介して適宜支持)した構成となっている。また、内燃機関2の回転出力軸21の一端側21aと、発電機1の回転子11の一端側11aと、が一端側連結部20により断続自在に連結している。また、電動機3の回転出力軸31の一端側31aと、回転子11の他端側11bと、が他端側連結部30により断続自在に連結している。
<
The
発電機1は、回転子11と当該回転子11の外周側に設けられた固定子12と、を有した構成であって、当該回転子11の回転に応じて発電し電気エネルギーを発生させるものである。回転子11の一端側11a,他端側11bには、それぞれ後述の一端側連結部20,他端側連結部30を介して、回転出力軸21,31が断続自在に連結される。
The generator 1 has a configuration including a rotor 11 and a
このような発電機1には、種々の態様が適用可能であり、特に限定されるものではない。図中の発電機1では、入力端子51aや出力端子51b等を有した自動始動発電機盤5を介して適宜制御(例えば発電機1の保護や、電気エネルギーの取り出し等)可能な構成となっている。
Various aspects can be applied to such a generator 1, and the generator 1 is not particularly limited. The generator 1 in the figure has a configuration that can be appropriately controlled (for example, protection of the generator 1, extraction of electric energy, etc.) via an automatic
内燃機関2は、回転出力軸21を有し、機関内部で燃料を燃焼して当該回転出力軸21による回転トルク(回転エネルギー)を発生するものであり、当該回転出力軸21が回転子11と同軸上に延在するように、支持台4に支持される。このような内燃機関2には、種々の態様が適用可能であり、図1においてはディーゼルエンジン型の例を示すものであるが、その他にガスタービンエンジン,ガソリンエンジン等を適用することも挙げられる。
The
図中の内燃機関2の上面側には、当該内燃機関2の稼動による排気ガスを排出するための排気部22が設けられ、当該内燃機関2の側面側には、当該内燃機関2の稼動による熱を冷却する冷却フィン23aを有したラジエータ23が設けられている。また、内燃機関2の下方側には、当該内燃機関2の始動用の蓄電池24や稼動用の燃料タンク25が配置されている。内燃機関2の始動においては、自動始動発電機盤5を介して制御する構成であっても良い。
An
電動機3は、回転出力軸31と当該回転出力軸31の外周側に設けられた固定子32と、を有した構成であって、図外の外部電源(商用電源等)により稼動して回転出力軸31による回転トルク(回転エネルギー)を発生するものであり、当該回転出力軸31が回転子11と同軸上に延在するように、支持台4に支持される。このような電動機3には、種々の態様が適用可能であり、特に限定されるものではない。例えば、図外の外部電源を自動始動発電機盤5の入力端子51aに接続し、その自動始動発電機盤5を介して電動機3が稼動する構成であっても良い。
The
一端側連結部20は、内燃機関2の回転出力軸21の一端側21aと、発電機1の回転子11の一端側11aと、を断状態または接続状態に切替自在に連結するものであって、接続状態に切り替わっている場合に、回転出力軸21の回転トルクを回転子11に伝達できるように構成されている。このような一端側連結部20には、種々の態様が適用可能であり、特に限定されるものではない。その一例としては、噛み合い式,摩擦式,遠心式等のクラッチが挙げられる。また、一端側連結部20の状態の切り替えにおいては、手作業で行っても良く、図外のアクチュエータ等を用いて自動的に行っても良い。
The one-end
他端側連結部30は、電動機3の回転出力軸31の一端側31aと、発電機1の回転子11の他端側11bと、を断状態または接続状態に切替自在に連結するものであって、接続状態に切り替わっている場合に、回転出力軸31の回転トルクを回転子11に伝達できるように構成されている。このような他端側連結部30は、種々の態様が適用可能であり、特に限定されるものではない。その一例としては、一端側連結部20と同様のクラッチを適用することが挙げられる。また、他端側連結部30の断状態または接続状態への切り替える構成においても、手作業で行う構成でも良く、自動的に行う構成であっても良い。
The other end
自動始動発電機盤5は、発電機1等を適宜制御でき、当該発電機1の保護や電気エネルギーの取り出し等が可能な構成であれば、特に限定されるものではない。その一例としては、前述したように内燃機関2や電動機3を適宜選択して稼動できる構成が挙げられる。また、図外のセンサ等を介して内燃機関2や電動機3の状況(稼動可能かどうか等)を検出し、稼動する原動機を適宜選択したり、一端側連結部20や他端側連結部30の状態を適宜切り替える構成であっても良い。
The automatic
<本実施形態の一例である発電装置10B>
図1に示した発電装置10Aでは、主要素が支持台4に支持され、回転出力軸21,31がそれぞれ回転子11と同軸上に延在する構成となっているが、当該構成は適宜設計変更しても良く、例えば図2に示すような発電装置10Bが挙げられる。なお、図2において、図1と同様のものには同一符号を付す等により、その詳細な説明を適宜省略する。
<
In the
図2の発電装置10Bは、内燃機関2や自動始動発電機盤5を、所望形状のハウジング6内の底壁側の支持台4に支持している。また、発電機1,電動機3においては、内燃機関2からハウジング6天井側方向に距離を隔てた位置であって、回転出力軸31および回転子11の両方が同軸上に延在し、かつ当該両方が回転出力軸21に沿って非同軸上に延在するように、図外の固定フレーム等を介して固定支持されている。また、発電機1の回転子11の一端側11a(図2の場合は一端側11aに設けられた一端側連結部20)と回転出力軸21の一端側21aとの両者間には、当該両者間で回転トルクを伝達するトルク伝達機構7が介在している。
The
ハウジング6においては、前述のように発電装置10B等を収容できる構成であれば、種々の態様を適用することが可能であり、例えば所望の設備に設置される非常用電源装置に適用可能な構成や、移動電源車等の移動体に適用可能(例えば荷台等に搭載可能)な構成が挙げられる。また、ハウジング6に通気孔(図示省略)を適宜穿設し、発電装置10Bから発生する排気ガスや熱等を排出できるように構成することが挙げられる。
In the
また、主要素の配置構成は、適宜変更することが可能であり、図示するような配置構成に限定されるものではない。例えば、発電機1および電動機3の両者を、図示奥行き方向側または図示手前方向側に配置(例えば、内燃機関2と同様に支持台4に支持できるように配置)した構成が挙げられる。
Further, the arrangement configuration of the main elements can be changed as appropriate, and is not limited to the arrangement configuration as shown in the figure. For example, a configuration in which both the generator 1 and the
また、回転出力軸21および回転子11の両方が同軸上に延在し、かつ当該両方が回転出力軸31に沿って非同軸上に延在するように、主要素を適宜配置しても良い。このような配置構成の場合には、例えば発電機1の回転子11の他端側11b(または、図2と同様に、他端側11bに設けられた他端側連結部30)と回転出力軸31の一端側31aとの両者間にトルク伝達機構7を介在し、当該両者間で回転トルクを伝達できるように構成することが挙げられる。
Further, the main elements may be appropriately arranged so that both the
トルク伝達機構7は、前述のように、発電機1の回転子11と、当該回転子11と非同軸上に延在している回転出力軸(図2の場合は内燃機関2の回転出力軸21)と、の両者間で回転トルクを伝達できる構成であれば、種々の態様を適用することが可能であり、例えばベルト,プーリー,歯車機構等を適宜備えた構成や、連結部(図2の場合は一端側連結部20)を組み合わせた構成が挙げられる。
As described above, the
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the above description has been made in detail only for the specific examples described in the present invention, it is clear to those skilled in the art that various changes and the like can be made within the scope of the technical idea of the present invention. It goes without saying that such changes belong to the scope of claims.
1…発電機
2…内燃機関
3…電動機
4…支持台
5…自動始動発電機盤
6…ハウジング
7…トルク伝達機構
10A,10B…発電装置
11…回転子
20,30…連結部
21,31…回転出力軸
1 ...
Claims (2)
前記発電装置は、
前記ハウジング内の底壁側に支持されている内燃機関と、
前記ハウジング内における前記内燃機関の上方側に支持されている発電機および電動機と、
前記内燃機関の回転出力軸の一端側と前記発電機の回転子の一端側とを断状態または接続状態に切替自在な一端側連結部と、
前記電動機の回転出力軸の一端側と前記発電機の回転子の他端側とを断状態または接続状態に切替自在な他端側連結部と、
を備え、
前記電動機の回転出力軸が前記発電機の回転子と同軸上に延在し、前記内燃機関の回転出力軸が前記発電機の回転子に沿って非同軸上に延在し、
前記内燃機関の回転出力軸と前記発電機の回転子との両者間に、当該両者間で回転トルクを伝達するトルク伝達機構が介在しており、
前記一端側連結部および前記他端側連結部のうち何れか一方が接続状態で、当該接続状態の回転出力軸の回転トルクを前記発電機の回転子に伝達させて前記発電機を発電することを特徴とする移動電源車。 It is a mobile power generator that houses and mounts a power generation device in a housing.
The power generation device is
An internal combustion engine supported on the bottom wall side in the housing,
A generator and a motor supported above the internal combustion engine in the housing,
A switching freely one end connecting portion at one end to the cross-sectional state or connected state and one end of the rotor of the generator of the rotary output shaft of the internal combustion engine,
A switching freely other end side connecting portion and the other end of the rotor at one end and the generator of the rotary output shaft of the electric motor to the disconnection state or connected state,
Equipped with
The rotary output shaft of the motor extends coaxially with the rotor of the generator, and the rotary output shaft of the internal combustion engine extends non-coaxially along the rotor of the generator.
A torque transmission mechanism that transmits rotational torque between the rotary output shaft of the internal combustion engine and the rotor of the generator is interposed.
In one connection state of the one-side connecting portion and the other end side connecting portion, to power the generator by transmitting a rotational torque of the rotary output shaft of the connection state to the rotor of the generator A mobile power vehicle featuring.
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