JP6091878B2

JP6091878B2 - 可搬式エンジン発電機

Info

Publication number: JP6091878B2
Application number: JP2012275481A
Authority: JP
Inventors: 吉田　一郎; 一郎吉田
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: JP2014118904A

Description

本発明は、可搬式エンジン発電機に関し、詳しくは、ケーシング内に、発電機と、該発電機を駆動するディーゼルエンジンとを収納した可搬式エンジン発電機に関する。

発電機の駆動源としてディーゼルエンジンを使用した可搬式エンジン発電機は、建設現場などの幅広い用途に用いられているが、例えば、河川工事で水汲みポンプの電源として可搬式エンジン発電機を用いる場合、ポンプの始動電流（突入電流）を考慮してポンプの定常運転に必要な電力の５倍以上の発電能力を有する可搬式エンジン発電機を用いる必要がある。このため、ポンプ運転中は、可搬式エンジン発電機が軽負荷（低負荷）で長時間運転されることになり、シリンダ内での燃焼温度が低下して未燃焼燃料やカーボンが排ガスに混入し、これらがマフラ内に溜まって目詰まり状態になってしまうなどの様々な不都合が発生することがある。特に、第３次排ガス規制対応エンジンでは、マフラ内に未燃焼燃料やカーボンが溜まりやすいという問題がある。

一方、ハイブリッド電気自動車において、エンジンを所定時間以上にわたりアイドリング運転するときには、アイドリング運転中に、間欠的に短時間だけエンジンを発電運転することにより、排ガス浄化装置の触媒を加熱することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−２４８８７５号公報

しかし、特許文献１に記載されたハイブリッド電気自動車では、アイドリング運転中に行う発電運転により、搭載した走行用バッテリーを充電することができるが、ハイブリッド電気自動車のような走行用バッテリーを搭載していない一般的な可搬式エンジン発電機に適用することはできなかった。

そこで本発明は、一般的な可搬式エンジン発電機に容易に適用可能で、第３次排ガス規制対応エンジンにおいても、マフラ内に未燃焼燃料やカーボンが溜まることを確実に防止することができる機能を備えた可搬式エンジン発電機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の可搬式エンジン発電機は、ケーシング内に、発電機と、該発電機を駆動するディーゼルエンジンとを収納した可搬式エンジン発電機において、前記ケーシングの内部に、前記発電機で発電した電力によって作動する内部負荷を設けるとともに、該内部負荷への電力供給を入り切りする接触器を設けたことを特徴としている。

さらに、本発明の可搬式エンジン発電機は、前記発電機の発電電力量を計測する発電電力量計測手段と、該発電電力量計測手段で計測した発電電力量があらかじめ設定された発電電力量閾値以下の軽負荷で運転された継続時間を計測する軽負荷運転継続時間計測手段と、該軽負荷運転継続時間計測手段で計測した軽負荷運転継続時間があらかじめ設定された軽負荷運転継続時間閾値を超えたときに前記接触器を投入して前記内部負荷に電力を供給する接触器投入手段と、接触器を投入して内部負荷に電力供給を行っている内部負荷運転時間を計測する内部負荷運転時間計測手段と、該内部負荷運転時間計測手段で計測した内部負荷運転時間があらかじめ設定された内部負荷運転時間閾値を超えたときに前記接触器を開放して内部負荷への電力供給を遮断する接触器開放手段とを備えていることを特徴としている。

また、前記内部負荷が、前記ディーゼルエンジンのラジエータを通過してケーシングの外部に排出される冷却空気が流れる排風室内に設置されていること、さらに、前記内部負荷がヒータであり、該ヒータが前記ディーゼルエンジンのマフラを加熱可能な位置に設置されていることを特徴としている。

本発明の可搬式エンジン発電機によれば、該可搬式エンジン発電機から電力供給を行っている外部負荷への電力供給量が少なく、長時間にわたって軽負荷運転が継続されたときに、接触器を投入して内部負荷と外部負荷とに電力供給を行うように運転することにより、発電機を駆動するディーゼルエンジンの負荷が増大し、シリンダ内への燃料噴射量の増大に伴って燃焼温度が上昇し、排ガスの温度が上昇するので、マフラ内に溜まった未燃焼燃料やカーボンを燃焼させてマフラ内から除去することができる。また、発電電力量を計測して自動的に接触器を入り切りする制御手段を設けることにより、マフラ内に未燃焼燃料やカーボンが溜まってディーゼルエンジンにトラブルが発生することを確実に防止できる。

本発明の可搬式エンジン発電機の一形態例を示す断面正面図である。内部負荷の一例を示す正面図である。本発明の可搬式エンジン発電機における電源供給回路の一例を示す結線図である。接触器を制御する制御手段の制御手順の一例を示すフローチャートである。

本形態例に示す可搬式エンジン発電機は、防音構造を有する箱形のケーシング１１の内部を、仕切壁１２によって機器室１３と排風室１４とに区画し、機器室１３内に、発電機１５と、該発電機１５を駆動するディーゼルエンジン１６とを収納している。発電機１５の上方には、燃料タンク１７と制御盤１８とが配置され、ディーゼルエンジン１６の上方にはエアクリーナ１９が配置されている。仕切壁１２にはラジエータ２０が設けられており、排風室１４内には、マフラ２１と内部負荷である空気加熱用のヒータ２２とが設置されている。また、ラジエータ２０の下部には、マフラ２１の熱からラジエータ２０を保護するための遮熱板２３がロアタンク２０ａの周囲に設けられている。

ケーシング１１の天井部には、エンジン発電機を吊り上げるための吊り金具２４が設けられるとともに、前記排風室１４に連通する排風口（図示せず）が設けられている。

さらに、ケーシング１１の側面部には、図示は省略するが、ケーシング１１の内部に冷却空気やエンジン燃焼用空気を導入する吸気口や外部負荷へのケーブルを接続するための端子台、点検扉などが設けられている。

前記ヒータ２２は、前記ラジエータ２０に対向する排風室１４の壁面に、端子２２ａを上方に向けて配置されており、端子２２ａの上方には、排風室１４内に浸入した雨水が端子２２ａに掛かることを防止するカバー１４ａが設けられている。このヒータ２２の容量は、発電機１５やディーゼルエンジン１６の性能に応じて適宜選択されるものであって、ヒータ２２の長さが長い場合には、排風室１４の壁面に納まる形状に曲げ加工を施したものを用いることができる。また、必要に応じて複数本のヒータを並列に接続して使用することができる。

このヒータ２２は、図３に示すように、発電機（Ｇ）１５の出力端子と外部負荷接続端子３１との間の出力線３２から分岐した分岐線３３に設けられており、分岐線３３には、ヒータ２２への通電を入り切りする接触器３４が設けられている。前記出力線３２には、電圧計３５，周波数計３６，電流計３７が設けられるとともに、前記接触器３４を開閉信号３４Ｓを介して開閉制御する制御手段３８が設けられている。

前記制御手段３８は、電圧計３５や電流計３７の測定値から演算処理して求められる前記発電機１５の発電電力量を計測する発電電力量計測手段と、該発電電力量計測手段で計測した発電電力量があらかじめ設定された発電電力量閾値以下の軽負荷で運転された継続時間を計測する軽負荷運転継続時間計測手段と、該軽負荷運転継続時間計測手段で計測した軽負荷運転継続時間があらかじめ設定された軽負荷運転継続時間閾値を超えたときに前記接触器３４を投入して前記ヒータ２２に電力を供給する接触器投入手段と、接触器３４を投入してヒータ２２に電力供給を行っている時間、すなわち、ディーゼルエンジン１６の負荷を増大させて運転している内部負荷運転時間を計測する内部負荷運転時間計測手段と、該内部負荷運転時間計測手段で計測した内部負荷運転時間があらかじめ設定された内部負荷運転時間閾値を超えたときに前記接触器３４を開放してヒータ２２への電力供給を遮断する接触器開放手段とを備えており、発電機１５から外部負荷への電力供給量に応じて接触器３４を自動的に開閉してヒータ２２への通電を行うように形成されている。

ヒータ２２に電力を供給している間、発電機１５は、内部負荷であるヒータ２２と外部負荷とに同時に電力供給を行うため、発電機１５の負荷が増大し、これに伴ってディーゼルエンジン１６の負荷も増大するため、ディーゼルエンジン１６が高負荷運転状態となってシリンダへの燃料噴射量が増大し、燃焼温度が上昇して排ガスの温度も上昇する。したがって、高温の排ガスがマフラ２１を流れることになり、軽負荷運転時にマフラ２１内に溜まった未燃焼燃料やカーボンを燃焼させてマフラ２１内から除去することができ、さらに、ＤＰＦからも、詰まりの原因となる粒子状物質を除去することができる。特に、マフラ２１内に未燃焼燃料やカーボンが溜まりやすい第３次排ガス規制対応エンジンにおいても、未燃焼燃料やカーボンがマフラ２１内に溜まることを確実に防止でき、第３次排ガス規制に対応したディーゼルエンジン１６を使用した可搬式エンジン発電機をポンプ用電源として安定した状態で運転することができる。

また、ヒータ２２を排風室１４内に設置することにより、ラジエータ２０を通過して排風室１４を通り、排風口からケーシング１１の外部に排出される冷却空気でヒータ２２を冷却することができるので、ヒータ２２が過度に発熱してヒータ２２が破損したり、ケーシング１１や内部に収納した機器を損傷することを防止できる。さらに、マフラ２１やＤＰＦを加熱可能な位置にヒータ２２を設置することにより、マフラ２１やＤＰＦをヒータ２２の熱で加熱できるので、マフラ２１内に溜まった未燃焼燃料やカーボン及びＤＰＦに捕捉された粒子状物質を、より効果的に除去することができる。

次に、図４に示すフローチャートに基づいて前記制御手段３８の動作を説明する。まず、ステップ５１で運転を開始すると、ステップ５２で前記発電電力量計測手段が電圧計３５や電流計３７の測定値から演算処理した発電機１５の発電電力量を計測する。ステップ５３では、演算して計測した発電電力量と、あらかじめ設定された発電電力量閾値とを比較して軽負荷運転状態か否かを判断し、軽負荷運転状態であると判断した場合はステップ５４に進み、前記軽負荷運転継続時間計測手段が計測した軽負荷運転状態の継続時間と、あらかじめ設定された軽負荷運転継続時間閾値とを比較する。

ステップ５４で軽負荷運転状態の継続時間が軽負荷運転継続時間閾値を超えていると判断したら、ステップ５５に進んで前記接触器投入手段が接触器３４を投入する（ＯＮ）。これにより、内部負荷であるヒータ２２に発電機１５から電力が供給され、ステップ５６の外部負荷と内部負荷とに電力を供給する内部負荷運転（高負荷運転）を行うとともに、前記内部負荷運転時間計測手段が内部負荷運転時間を計測する。

次のステップ５７では、内部負荷運転時間計測手段が計測した内部負荷運転時間と、あらかじめ設定された内部負荷運転基準継続時間とを比較し、内部負荷運転時間が内部負荷運転基準継続時間を超えるまではステップ５６、ステップ５７を繰り返し、内部負荷運転を継続する。ステップ５７で内部負荷運転時間が内部負荷運転基準継続時間を超えたと判断したらステップ５８に進み、前記接触器開放手段が接触器３４を開放し（ＯＦＦ）、ヒータ２２への電力供給を終了してステップ５９に進み、外部負荷のみに電力供給を行う通常運転状態に戻る。

また、ステップ５３で軽負荷運転状態ではないと判断した場合、及び、ステップ５４で軽負荷運転状態の継続時間が軽負荷運転継続時間閾値を超えていないと判断した場合も、ステップ５９に進んで通常運転を継続する。運転中は、これらの各ステップを繰り返し、軽負荷運転が長時間継続されたときに自動的に接触器３４を投入して内部負荷であるヒータ２２に電力供給する運転を行うことで、軽負荷運転中にマフラ２１に付着した未燃焼燃料やカーボンを高温の排ガスで除去することができる。さらに、長時間の軽負荷運転に起因する各種エンジントラブルの発生も未然に防止することができる。

なお、軽負荷運転状態の判断基準は、可搬式エンジン発電機の仕様に応じて設定すればよく、軽負荷運転継続時間閾値及び内部負荷運転基準継続時間も、可搬式エンジン発電機の仕様や内部負荷の仕様に応じて適宜設定することができる。また、内部負荷は、ヒータ以外のものを使用することも可能であり、設置する位置もケーシング１１の内部で任意に選定することができる。さらに、制御手段で接触器を開閉することなく、制御手段で警報を発信し、該警報に基づいて手動で接触器３４を投入し、内部負荷運転を一定時間、行うようにしてもよい。さらに、警報を発することなく、手動で接触器を入り切りするようにしてもよい。

１１…ケーシング、１２…仕切壁、１３…機器室、１４…排風室、１４ａ…カバー、１５…発電機、１６…ディーゼルエンジン、１７…燃料タンク、１８…制御盤、１９…エアクリーナ、２０…ラジエータ、２０ａ…ロアタンク、２１…マフラ、２２…ヒータ、２２ａ…端子、２３…遮熱板、２４…吊り金具、３１…外部負荷接続端子、３２…出力線、３３…分岐線、３４…接触器、３４Ｓ…開閉信号、３５…電圧計、３６…周波数計、３７…電流計、３８…制御手段

Claims

ケーシング内に、発電機と、該発電機を駆動するディーゼルエンジンと、前記発電機で発電した電力によって作動する内部負荷と、該内部負荷への電力供給を入り切りする接触器とを設けた可搬式エンジン発電機において、
前記発電機の発電電力量を計測する発電電力量計測手段と、該発電電力量計測手段で計測した発電電力量があらかじめ設定された発電電力量閾値以下の軽負荷で運転された継続時間を計測する軽負荷運転継続時間計測手段と、該軽負荷運転継続時間計測手段で計測した軽負荷運転継続時間があらかじめ設定された軽負荷運転継続時間閾値を超えたときに前記接触器を投入して前記内部負荷に電力を供給する接触器投入手段と、接触器を投入して内部負荷に電力供給を行っている内部負荷運転時間を計測する内部負荷運転時間計測手段と、該内部負荷運転時間計測手段で計測した内部負荷運転時間があらかじめ設定された内部負荷運転時間閾値を超えたときに前記接触器を開放して内部負荷への電力供給を遮断する接触器開放手段とを備えている
ことを特徴とする可搬式エンジン発電機。
前記内部負荷は、前記ディーゼルエンジンのラジエータを通過してケーシングの外部に排出される冷却空気が流れる排風室内に設置されていることを特徴とする請求項１記載の可搬式エンジン発電機。
前記内部負荷がヒータであり、該ヒータが前記ディーゼルエンジンのマフラを加熱可能な位置に設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の可搬式エンジン発電機。