(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記切替装置は、前記負荷試験装置の位置を変えるために、前記負荷試験装置を摺動可能な状態で保持するガイドを有することを特徴とする請求項1に記載の発電システム。
前記負荷試験装置を前記流路上であって前記ラジエーターよりも下流に位置させた時に、前記発電機から前記負荷試験装置への電力供給を維持し、前記負荷試験装置が前記流路から外れた時に、前記発電機から前記負荷試験装置への電力供給を遮断する電力供給制御部を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の発電システム。
前記流路切替板が前記第2出口を開口させた時に、前記発電機から前記負荷試験装置への電力供給を維持し、前記流路切替板が前記第2出口を遮蔽した時に、前記発電機から前記負荷試験装置への電力供給を遮断する電力供給制御部を更に備えることを特徴とする請求項5に記載の発電システム。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、負荷試験装置はファンからの冷却風にさらされ続けるため、負荷試験装置の構成部品が劣化するおそれがある。
ない。
【0005】
したがって本発明の目的は、構成部品が劣化しにくい負荷試験装置を含む発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る発電システムは、エンジン本体と、エンジン本体の内部を流れる冷却水の熱交換を行うラジエーターと、ラジエーターを冷却するファンとを有するエンジンと、エンジン本体で得られた回転力を電気に変換する発電機と、複数の抵抗器を有し、発電機の負荷試験を行うために使用される負荷試験装置と、ファンからの冷却風の流路から負荷試験装置を外したり、負荷試験の時に流路上であってラジエーターよりも下流に負荷試験装置を位置させたりするために、負荷試験装置の位置を変えることと流路を変えることの少なくとも一方を行う切替装置とを備える。
【0007】
負荷試験装置の冷却は、エンジンのラジエーターを冷却するファンを兼用出来るため、負荷試験装置を含む発電システムの冷却部材の構成を簡素化出来る。
【0008】
負荷試験装置は、負荷試験以外の時には、切替装置を使って、ファンからの冷却風の流路から外れるため、通常使用時(負荷試験以外の時)には、負荷試験装置の抵抗器などはファンからの冷却風にさらされない。
このため、ラジエーターの冷却後の温風にさらされる時間を短くすることが出来、常時、ラジエーターの冷却後の温風にさらされる形態に比べて、抵抗器など負荷試験装置の構成部品の劣化を遅らせることが可能になる。
【0009】
また、負荷試験時は、切替装置を使って、ファンからの冷却風の流路上に負荷試験装置が配置されるため、ラジエーターの冷却後の温風が負荷試験装置に流れ、負荷試験装置の抵抗器を冷却することが出来る。
【0010】
好ましくは、切替装置は、負荷試験装置の位置を変えるために、負荷試験装置を摺動可能な状態で保持するガイドを有する。
【0011】
さらに好ましくは、負荷試験装置を流路上であってラジエーターよりも下流に位置させた時に、発電機から負荷試験装置への電力供給を維持し、負荷試験装置が流路から外れた時に、発電機から負荷試験装置への電力供給を遮断する電力供給制御部を更に備える。
【0012】
負荷試験以外の時に、誤って、負荷試験装置の抵抗器に電力供給がされるのを防止することが出来る。
【0013】
また、好ましくは、エンジンと、発電機を収納するケースを更に備え、負荷試験装置と、ガイドは、ケースの上部に配置され、負荷試験装置が流路から外れた時に、負荷試験装置の少なくとも上面を覆うカバーが設けられる。
【0014】
エンジンと発電機を収納したケースに簡単に負荷試験装置を追加して、発電システムを形成することが出来る。
【0015】
また、好ましくは、流路の出口は、負荷試験装置と対向しない第1出口と、負荷試験装置と対向する第2出口を有し、切替装置は、流路を変えるために、第1出口と第2出口の一方を遮蔽し他方を開口させる流路切替板を有する。
【0016】
さらに好ましくは、エンジンと、発電機を収納するケースを更に備え、第1出口は、ケースの上面開口に設けられ、第2出口は、ケースの開口に設けられ、第1出口を遮蔽し第2出口を開口させる場合には、上面開口の上に流路切替板が配置され、第2出口を遮蔽し第1出口を開口させる場合には、前面開口と負荷試験装置の間に流路切替板が配置される。
【0017】
また、好ましくは、流路切替板が第2出口を開口させた時に、発電機から負荷試験装置への電力供給を維持し、流路切替板が第2出口を遮蔽した時に、発電機から負荷試験装置への電力供給を遮断する電力供給制御部を更に備える。
【発明の効果】
【0018】
以上のように本発明によれば、構成部品が劣化しにくい負荷試験装置を含む発電システムを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本実施形態について、図を用いて説明する。第1実施形態における発電システム1は、エンジン10、発電機20、ダクト30、負荷試験装置40、切替装置(状態切替装置)45、蓄電装置50、制御部61、操作部62、計測部63、温度センサ64、表示部65、通信部66、ケース70を備える(
図1〜
図8参照)。
【0021】
なお、
図2と
図5の斜視図では、ケース70の内部に収められる発電機20などの機器を点線で示すが、制御部61と計測部63と温度センサ64と通信部66は図示を省略している。
【0022】
エンジン10は、ガソリンなどガスの爆発力に基づいて回転力を発生させ、発電機20に当該回転力を与える装置で、エンジン本体11、エンジン本体11の内部を流れる冷却水の熱交換を行うラジエーター13、ラジエーター13を冷却するファン15、排気ガス管17、消音器(マフラー)18を有する。
【0023】
エンジン本体11の燃焼室の周囲にあるシリンダーブロックやシリンダーヘッドには、ウォータージャケットが設けられ、ウォータージャケットに冷却水が通ることにより、燃焼によるエンジン本体11の加熱を抑えられる。ウォータージャケットを通過したことで加熱した冷却水は、ラジエーター13(のラジエーターコア)を通る際に、ファン15からの送風により冷却される。冷却水は、図示しないウォーターポンプによって、ウォータージャケットやラジエーター13の内部を循環する。
【0024】
ファン15は、ラジエーター13に冷却用の空気を送る装置で、エンジン本体11で発生した回転力に基づいて駆動する形態であってもよいし、図示しない電動モーターに基づいて駆動する形態であってもよい。
【0025】
第1実施形態では、ファン15は、ラジエーター13の冷却の他、負荷試験時にファン15から流れる冷却風の流路上であってラジエーター13よりも下流に配置された負荷試験装置40の抵抗器Rの冷却にも使用される。
【0026】
ラジエーター13は、ラジエーターコアのファン15と対向する面が水平方向と略垂直になるように、エンジン本体11の側部に配置される。ファン15は、横向きで且つラジエーター13のラジエーターコアの方に向けて送風が行われるように、エンジン本体11とラジエーター13の間に配置される。
【0027】
排気ガス管17は、エンジン本体11から排出される排気ガスをケース70の上部から外部に排出させる誘導路で、ケース70の上部に設けられた開口部(上面開口71)に延びる。
当該誘導路には、排気音を低減させる消音器18が設けられる。
【0028】
発電機20は、エンジン本体11で得られた回転力を電気に変換する装置(発電する装置)で、発電により得られた電力は、発電機20に接続された外部の電気器具に供給されたり、蓄電装置50に蓄電されたりする。
【0029】
負荷試験を行う際には、発電機20は、負荷試験装置40と電気的に接続され、外部の電気器具との電気的な接続は遮断される。
【0030】
ダクト30は、流路が側面から見て略L字形状を有し、ファン15からの横向きの送風を上方向に導く誘導路で、入口がラジエーター13のラジエーターコアと対向し、出口が上面開口71と対向する。
【0031】
負荷試験装置40は、上面と下面が開口し、水平方向に平行な棒状の抵抗器Rが所定の間隔を空けて複数本並べられ直列接続された抵抗器群が、鉛直方向に1段以上並べられたもので、発電機20の負荷試験を行うために用いられる。
【0032】
第1実施形態では、負荷試験時に、負荷試験装置40の抵抗器Rが、ファン15からの冷却風の流路上で、且つラジエーター13よりも下流の第1位置に位置するように、切替装置45を使って、負荷試験装置40が移動せしめられる(
図1〜
図3参照)。
また、負荷試験以外の時は、負荷試験装置40は、当該流路から外れた第2位置に位置するように、切替装置45を使って、負荷試験装置40が移動せしめられる(
図4〜
図6参照)。
【0033】
負荷試験装置40は、図示するように、ケース70の上面に配置する形態であってもよいし、ケース70の内部であって上面に近い位置に配置する形態であってもよい。
【0034】
ケース70の上面に負荷試験装置40を配置する場合には、負荷試験以外の時に抵抗器Rなどが風雨にさらされないように、負荷試験装置40を囲むカバー43が設けられるのが望ましい(
図7、
図8参照)。
【0035】
負荷試験装置40の容量は、発電機20の定格出力に対して少なくとも25%以上有するものであり、70%以下であることが望ましい。例えば、発電機20の定格出力が35kVAである場合には、負荷試験装置40は8.75〜24.5kWの容量を有するのが望ましい。
【0036】
切替装置45は、ファン15からの冷却風の流路から負荷試験装置40を外したり、当該流路上であってラジエーター13の下流に負荷試験装置40を位置させたりするために使用される装置で、第1実施形態では、負荷試験装置40をケース70の上で水平方向に移動させるアクチュエータ45aと、レールや溝などで構成され負荷試験装置40を当該水平方向に摺動可能な状態で保持するガイド45bとを有する。
【0037】
負荷試験時は、アクチュエータ45aによって、負荷試験装置40は上面開口71と対向する位置、すなわちファン15からの冷却風の流路上の第1位置に移動せしめられる(
図1〜
図3参照)。
【0038】
負荷試験以外の時は、アクチュエータ45aによって、負荷試験装置40は上面開口71と対向しない位置、すなわちファン15からの冷却風の流路から外れた第2位置に移動せしめられる(
図4〜
図6参照)。
【0039】
負荷試験以外の時に、誤って、負荷試験装置40の抵抗器Rに電力供給がされないように、負荷試験装置40を当該流路上であってラジエーター13よりも下流に位置させた時に、発電機20から負荷試験装置40への電力供給を維持し、負荷試験装置40が当該流路から外れた時に、発電機20から負荷試験装置40への電力供給を遮断する電力供給制御部が設けられるのが望ましい。
【0040】
電力供給制御部としては、発電機20と接続され、上面開口71の近傍などに配置され、負荷試験装置40が第1位置に位置した時に、負荷試験装置40と接触し、負荷試験装置40の抵抗器Rと電気的に接続する第1端子部45cが考えられる。発電機20と負荷試験装置40とは、当該第1端子部45cを介して電気的な接続が行われる。
【0041】
負荷試験装置40が当該流路から外れた時、負荷試験装置40は第1端子部45cと非接触状態となり、発電機20と負荷試験装置40の電気的な接続状態が解除される。
【0042】
また、負荷試験装置40が第1位置にいるか否かを検知する位置検出センサ45dと、当該位置検出センサ45dによって負荷試験装置40が第1位置にいることが検知された時にだけ、発電機20から負荷試験装置40の抵抗器Rへの電力供給を行わせる制御部61が、電力供給制御部として機能する形態も考えられる。
【0043】
なお、第1実施形態では、アクチュエータ45aによって自動的に負荷試験装置40を第1位置や第2位置に移動させる形態を説明したが、アクチュエータ45aを設けずに、使用者による手動で負荷試験装置40を第1位置や第2位置に移動させる形態であってもよい。
【0044】
蓄電装置50は、蓄電部51と、AC/DCコンバーター53を有する。蓄電部51は、AC/DCコンバーター53を介して、発電機20と接続され、バッテリーやコンデンサなど、発電機20で得られた電力を蓄える装置で、蓄えた電力は、発電システム1の各部や、蓄電装置50に接続された外部の電気器具に供給される。
【0045】
なお、蓄電装置50は、図示しないAC電源と接続されて、非常用電源として用いられる形態であってもよい。
【0046】
制御部61は、発電システム1の各部の動作制御(エンジン10や発電機20の動作制御、負荷試験装置40の各部の制御、アクチュエータ45aの動作制御、蓄電装置50の蓄電制御など)を行う制御装置である。
【0047】
負荷試験を行う際には、制御部61は、負荷試験装置40の抵抗器Rと発電機20とを電気的に接続させるスイッチ制御と、アクチュエータ45aを駆動して負荷試験装置40を第1位置に移動させる移動制御を行い、エンジン本体11やファン15を駆動させる。なお、冷却水の温度が所定の温度以上になるまでは、ラジエーター13を通らずに、エンジン本体の内部で冷却水を循環させるのが望ましい。
【0048】
負荷試験を行う際に、ファン15は、ラジエーター13の冷却だけでなく、負荷試験装置40の抵抗器Rの冷却にも使用されるため、電動モーターで駆動するなど回転数を制御出来る場合には、負荷試験を行わずにエンジン10や発電機20を駆動する際よりも大きい出力(大きい回転数)で駆動させるのが望ましい。
【0049】
ただし、ラジエーター13のラジエーターコアを通過する冷却水は高くても80℃前後であり、負荷試験装置40の抵抗器Rの温度(約200℃)よりは低いため、ファン15の出力制御を行わなかったとしても、ラジエーター13での熱交換後の空気で、負荷試験装置40の抵抗器Rを冷却することは可能である。
【0050】
操作部62は、エンジン10や発電機20のオンオフ操作や、負荷試験装置40を使った発電機20の負荷試験のオンオフ操作や負荷量や該負荷試験を行う日時設定を行うために使用される。
【0051】
計測部63は、発電機20と接続され、負荷試験装置40を使った発電機20の負荷試験を行った回数、該負荷試験において所定の負荷量(例えば、発電機20の定格出力の30%)を発電機20にかけたことによって実際に発電機20にかかっている測定負荷量、該負荷試験において該測定負荷量が該所定の負荷量以上になっている時間を測定する。測定結果は、表示部65に表示される。また、測定結果は、通信部66を介して外部の装置に送信したり、図示しない記録部に記録させたりしてもよい。
【0052】
温度センサ64は、負荷試験を行う際に、エンジン10若しくは発電機20の周囲温度を測定し、制御部61に出力する。制御部61は、該周囲温度が閾値(例えば、消防法などの法律で定められた負荷試験時の条件に対応した温度(40℃など))よりも高い場合には、該周囲温度が下がるように、ファン15の出力(回転数)を上げ、それでも該周囲温度が閾値以下にならない場合は、制御部61は、負荷試験を中止し、表示部65に警告表示させる。
【0053】
また、負荷試験装置40の近傍にも別の温度センサ(不図示)を設け、負荷試験装置40の周囲温度がファン15による冷却などでも一定値(例えば、200℃)を下回らない場合には、制御部61は、負荷試験を中止し、表示部65に警告表示させてもよい。
【0054】
表示部65は、エンジン10、発電機20、負荷試験装置40の運転状態、特に計測部63による計測結果や温度センサ64によるエンジン10若しくは発電機20の周囲温度など負荷試験に関する情報を表示する。
【0055】
通信部66は、ネットワークを介して、発電システム1の外部の装置(例えば、発電システム1の管理するために使用されるコンピュータ)と信号送受信を行う装置で、発電機20の負荷試験に関する情報を外部の装置に送信したり、外部の装置から負荷試験のオンオフ操作や該負荷試験を行う日時設定に関する情報を受信したりする。
【0056】
ケース70は、負荷試験装置40など、発電システム1を構成する部材(の少なくとも上面と側面と前面と背面)を覆う筐体であり、背面に操作部62や表示部65が設けられる。
【0057】
また、ケース70は、上面であってダクト30の出口の上方に上面開口71が設けられる。上面開口71には、雨水が入りにくくなるようにスリット状の蓋(不図示)が設けられるのが望ましい。
【0058】
ダクト30を介して負荷試験装置40に冷却風が通過する際に、冷却風が通過しやすくするため(負荷試験装置40の抵抗器Rが冷却風の通過の妨げになりにくくするため)、ダクト30における流路やケース70の上面開口71は、負荷試験装置40の抵抗器Rが並べられた領域よりも広くしておくのが望ましい。
【0059】
また、ケース70は、側面であってエンジン本体11やファン15や発電機20の側部に側面開口73が設けられ、側面開口73には開閉扉74が設けられる。
【0060】
また、ケース70の背面(蓄電装置50や発電機20が設けられた側)には、図示しない開閉ドアが設けられ、当該開閉ドアを介して、蓄電装置50や発電機20が外部の電気器具と接続される。操作部62や表示部65は、ケース70の背面であって当該開閉ドアの内側に設けられる形態であってもよい。
【0061】
第1実施形態では、負荷試験装置40の冷却は、エンジン10のラジエーター13を冷却するファン15を兼用出来るため、負荷試験装置40を含む発電システム1の冷却部材の構成を簡素化出来る。
【0062】
負荷試験装置40は、負荷試験以外の時には、切替装置45を使って、ファン15からの冷却風の流路から外れた第2位置に配置されるため、通常使用時(負荷試験以外の時)には、負荷試験装置40の抵抗器Rなどはファン15からの冷却風にさらされない。
このため、ラジエーター13の冷却後の温風にさらされる時間を短くすることが出来、常時、ラジエーター13の冷却後の温風にさらされる形態に比べて、抵抗器Rなど負荷試験装置40の構成部品の劣化を遅らせることが可能になる。
【0063】
また、負荷試験時は、切替装置45を使って、ファン15からの冷却風の流路上の第1位置に負荷試験装置40が配置されるため、ラジエーター13の冷却後の温風が負荷試験装置40に流れ、負荷試験装置40の抵抗器Rを冷却することが出来る。
【0064】
また、ラジエーター13や負荷試験装置40における熱交換後の熱風はケース70の上面開口71から上方に排出されるため、使用者に熱風が当たるのを防止することが出来る。
【0065】
また、上面開口71からエンジン本体11の排気ガスも排出することが可能になる。
【0066】
また、上面開口71や側面開口73から外部の空気を導入出来るので、エンジン10若しくは発電機20の周囲温度上昇を抑えることが可能になる。
【0067】
また、エンジン10、発電機20、負荷試験装置40が1つの筐体(ケース70)に収められるので、発電機20の性能に合わせて必要最小限の大きさ(寸法や容量)で且つ最適なエンジン10や負荷試験装置40を組み合わせることが出来る。特に、発電機20の定格出力に対する所定の割合(たとえば、25%〜70%)の負荷量で負荷試験を行うために必要最小限の負荷試験装置40を組み合わせることが出来る。
【0068】
また、エンジン10、発電機20、負荷試験装置40が1つの筐体(ケース70)に収められるので、制御部61を使ってこれらを制御することで、自動的に、エンジン10や発電機20を駆動し、負荷試験装置40を介して負荷試験を行い、その結果を表示部65に表示させたり、通信部66を介して外部の装置に送信したり外部の装置から負荷試験を制御したりすることも可能になる。また、負荷試験の改ざん防止も容易に行える。
【0069】
特に、ケース70の上面に負荷試験装置40を配置した場合には、エンジン10と発電機20を収納したケース70に簡単に負荷試験装置40を追加して、第1実施形態における発電システム1を形成することが出来る。
【0070】
第1実施形態では、切替装置45(ガイド45bなど)を使って負荷試験装置40の位置を変えることにより、ファン15からの冷却風の流路から負荷試験装置40を外したり、当該流路上であってラジエーター13の下流に負荷試験装置40を位置させたりする形態を説明したが、別の切替装置45(流路切替板45e)を使って、当該流路を変えることにより、ファン15からの冷却風の流路から負荷試験装置40を外したり、当該流路上であってラジエーター13の下流に負荷試験装置40を位置させたりする形態であってもよい(第2実施形態、
図9〜
図11参照)。
【0071】
第2実施形態における負荷試験装置40は、側面が開口し、水平方向に平行な棒状の抵抗器Rが所定の間隔を空けて複数本並べられ直列接続された抵抗器群が、別の水平方向(ケース70から離れる前後方向)に1段以上並べられたもので、発電機20の負荷試験を行うために用いられ、ケース70の前面の上方に固定される。
【0072】
第2実施形態におけるケース70は、上面開口71と、前面であって負荷試験装置40と対向する部分に前面開口72が設けられる。
【0073】
第2実施形態におけるダクト30は、流路が側面から見て略L字形状を有し、ファン15からの横向きの送風を上方向に導く誘導路で、入口がラジエーター13のラジエーターコアと対向し、出口の一方(第1出口)が上面開口71と対向し、出口の他方(第2出口)が前面開口72(ケース70の前面に設けられた負荷試験装置40)と対向する。
【0074】
第2実施形態における切替装置45は、第1出口と第2出口のいずれか一方を遮蔽し、他方を開口させる流路切替板45eを有する。
流路切替板45eは、負荷試験時は、ダクト30の出口の一方(負荷試験装置40と対向しない第1出口)に位置するように配置され(第1状態、
図9参照)、負荷試験以外の時は、ダクト30の出口の他方(負荷試験装置40と対向する第2出口)と負荷試験装置40の間に位置するように配置される(第2状態、
図11参照)。
【0075】
流路切替板45eは、第1状態(
図9参照)から、回転して回転軸と反対側の端部が上方に持ち上げられ(
図10参照)、その後下方に降ろされて第2状態(
図11参照)に切り替えられる。
また、流路切替板45eは、第2状態(
図11参照)から、上方に持ち上げられ(
図10参照)、その後回転させて第1状態(
図9参照)に切り替えられる。
ただし、流路切替板45eは、他の方法で第1状態と第2状態とが切り替えられる形態であってもよい。
【0076】
負荷試験以外の時には、流路切替板45eを使って、ダクト30の出口の他方(第2出口、前面開口72)が遮蔽され、ダクト30の出口の一方(第1出口、上面開口71)が開口するため、負荷試験装置40は、ファン15からの冷却風の流路から外れ、通常使用時(負荷試験以外の時)には、負荷試験装置40の抵抗器Rなどはファン15からの冷却風にさらされない。
このため、ラジエーター13の冷却後の温風にさらされる時間を短くすることが出来、常時、ラジエーター13の冷却後の温風にさらされる形態に比べて、抵抗器Rなど負荷試験装置40の構成部品の劣化を遅らせることが可能になる。
【0077】
また、負荷試験時は、流路切替板45eを使って、ダクト30の出口の一方(第1出口、上面開口71)が遮蔽され、ダクト30の出口の他方(第2出口、前面開口72)が開口するため、負荷試験装置40は、ファン15からの冷却風の流路上に位置することになり、ラジエーター13の冷却後の温風が負荷試験装置40に流れ、負荷試験装置40の抵抗器Rを冷却することが出来る。
【0078】
流路切替板45eは、手動で第1状態と第2状態とが切り替えられる形態であってもよいし、アクチュエータ(不図示)などを使って自動的に切り替えられる形態であってもよい。
【0079】
負荷試験以外の時に、誤って、負荷試験装置40の抵抗器Rに電力供給がされないように、流路切替板45eがダクト30の出口の他方(第2出口、前面開口72)を開口させている時に、発電機20から負荷試験装置40への電力供給を維持し、流路切替板45eがダクト30の出口の他方(第2出口、前面開口72)を遮蔽している時に、発電機20から負荷試験装置40への電力供給を遮断する電力供給制御部が設けられるのが望ましい。
【0080】
電力供給制御部としては、発電機20と接続され、負荷試験装置40の下に配置され、流路切替板45eがダクト30の出口の他方(第2出口、前面開口72)を開口させている時に、上方向の付勢力で負荷試験装置40と接触し、負荷試験装置40の抵抗器Rと電気的に接続する第2端子部45fが考えられる。発電機20と負荷試験装置40とは、第2端子部45fを介して電気的な接続が行われる。
【0081】
流路切替板45eがダクト30の出口の他方(第2出口、前面開口72)を遮蔽している時、流路切替板45eにより第2端子部45fが押し下げられ、負荷試験装置40は第2端子部45fと非接触状態となり、発電機20と負荷試験装置40の電気的な接続状態が解除される。
【0082】
ファン15からの冷却風の流路から負荷試験装置40を外したり、負荷試験の時に当該流路上であってラジエーター13よりも下流に負荷試験装置40を位置させたりするために、切替装置45を使って、負荷試験装置40の位置を変えること(第1実施形態)と、当該流路を変えること(第2実施形態)は、両方を行う形態であってもよいし、一方だけを行う形態であってもよい。