| 【発明の名称】 |
移動電源車 |
| 【発明者】 |
【氏名】長尾 武夫
【氏名】小泉 敏夫
【氏名】小池 裕
【氏名】吉川 勧
【氏名】山本 定平
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| 【要約】 |
【課題】コンテナ内に発電設備とこの発電設備の発電過程で生じる熱を回収しこの熱を加熱源として水を温水にする給湯設備とを備えた移動電源車を提供する。
【解決手段】自走式車両の荷台に実装したコンテナ１内に発電設備と、発電設備から出る熱を回収する熱回収装置と、熱回収装置により回収した熱を加熱源として水を温水にする給湯設備とを配置する。発電設備は発電機３とこの発電機３を駆動する発電機駆動用エンジン２で構成する。熱回収装置は発電機駆動用エンジン２から直接出る熱を回収して熱媒体を加熱する第１の熱交換器４と、排気ガスの熱を回収して熱媒体を加熱する排気ガス熱交換器６と、第１の熱交換器４及び排気ガス熱交換器６で加熱した熱媒体から熱を奪って外気に放熱する放熱器１０と、第１の熱交換器４と排気ガス熱交換器６により加熱した熱媒体から熱を回収して水を加熱する第４の熱交換器１１と、前記熱交換器間で熱媒体を循環させる熱媒体循環回路とを備えている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 自走式車両と、前記自走式車両の荷台に実装されたコンテナと、前記コンテナの内部に配置された発電設備とを具備する移動電源車であって、前記発電設備から出る熱を回収する熱回収装置と、前記熱回収装置により回収した熱を加熱源として水を温水にする給湯設備とが前記コンテナの内部に配置されていることを特徴とする移動電源車。
【請求項２】 前記給湯設備は、前記コンテナの内部に配置された１以上の貯水タンクと、前記熱回収装置により回収した熱で前記貯水タンク内の水を加熱する熱交換器とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の移動電源車。
【請求項３】 前記コンテナの外壁構造は内部に水を貯水する貯水槽を備え、前記給湯設備は、前記貯水槽と、前記熱回収装置により回収した熱で前記貯水槽の水を加熱する熱交換器とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の移動電源車。
【請求項４】 前記給湯設備が、外部から給水される水を前記熱回収装置により回収した熱を加熱源として前記水を加熱する熱交換器を備えた瞬間湯沸し型の給湯設備である請求項１に記載の移動電源車。
【請求項５】 前記発電設備は、発電機と該発電機を駆動する発電機駆動用エンジンとを備えており、前記熱回収装置は、前記発電機駆動用エンジンから直接出る熱を回収して熱媒体を加熱する第１の熱交換器と、前記発電機駆動用エンジンの排気ガスの熱を回収して前記熱媒体を加熱する第２の熱交換器と、前記第１及び第２の熱交換器より加熱された前記熱媒体から熱を奪って外気に放熱する第１の放熱用熱交換器と、前記第１及び第２の熱交換器により加熱された前記熱媒体から熱を奪って前記水を加熱する第２の放熱用熱交換器と、前記発電機駆動用エンジンの冷却と前記水の加熱とを並行して実施できるように前記複数の熱交換器間で前記熱媒体を循環させる熱媒体循環回路とを備えている請求項１に記載の移動電源車。
【請求項６】 前記発電設備は燃料電池からなり、前記熱回収装置は、前記燃料電池から出る熱を回収して熱媒体を加熱する第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器により加熱された前記熱媒体から熱を奪って外気に放熱する第１の放熱用熱交換器と、前記第１の熱交換器により加熱された前記熱媒体から熱を奪って前記水を加熱する第２の放熱用熱交換器と、前記燃料電池の冷却と前記水の加熱とを並行して実施できるように前記複数の熱交換器間で前記熱媒体を循環させる熱媒体循環回路とを備えている請求項１に記載の移動電源車。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自走式車両に発電設備が搭載されてなる移動電源車に関し、特に給湯設備を備えた移動電源車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】移動電源車はイベント会場や地震の被災地等、電力の確保が困難な屋外において電力を使用する場合や無停電工事を行う場合等に使用される。移動電源車の発電設備から供給される電力は工事用機械、照明設備、冷暖房装置等の電気機器に用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】移動電源車に搭載されている発電機を駆動させる発電機駆動用エンジンには、主に化石燃料を駆動源とする内燃機関、例えばディーゼルエンジンが用いられている。
【０００４】発電機から供給される電力のみをエネルギーとして使用するだけでなく、発電機の発電動作で生じる熱（発電機駆動用エンジンの駆動動作中に発生する熱）もエネルギーとして利用すれば、移動電源車で使用する燃料の利用効率を高めることができる。しかしながら、従来の移動電源車では燃料の利用効率を高める工夫は特になされていなかった。また、従来の移動電源車は電力供給以外の機能を有していなかった。
【０００５】本発明の目的は、発電過程で発生した熱で水を加熱し外部に供給する給湯設備を備えた移動電源車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、自走式車両と自走式車両の荷台に実装されたコンテナとこのコンテナの内部に配置された発電設備とを具備する移動電源車を改良の対象とする。
【０００７】本発明の移動電源車では、発電設備から出る熱を回収する熱回収装置と、この熱回収装置により回収した熱を加熱源として水を温水にする給湯設備とをコンテナの内部に配置する。このようにすると発電に使用する燃料の利用効率を高めることができる。特に給湯設備を備えているので、災害の被災地等で必要とされる湯を供給することができる。
【０００８】この給湯設備は、例えばコンテナの内部に配置した１以上の貯水タンクと、熱回収装置により回収した熱で貯水タンク内の水を加熱する熱交換器とから構成することができる。貯水タンクには水道管からの水を導入する給水管と熱交換器により加熱した貯水タンク内の水を外部に供給するための給湯管とが設けられている。貯水タンク内に水を貯水しておくと、発電設備が発電動作中に貯湯タンク内の水が加熱される。発電動作が終了しても貯湯タンク内の水はある程度の温度を保っているので、発電設備が止まっているときでも貯湯タンクから温水を取り出すことができる。
【０００９】上述した給湯設備は、貯湯タンク内の水を熱交換器により加熱して貯湯しておく貯湯式の給湯設備である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、外部から給水される水を熱回収装置により回収した熱を加熱源として直ちに加熱する熱交換器を備えた瞬間湯沸し型の給湯設備を用いることもできる。瞬間湯沸かし型の給湯設備にすると、貯湯タンクを設ける必要がない分、移動電源車の小型化を図ることができる。
【００１０】また、コンテナの外壁構造を内部に水を貯水する貯水槽を備えたものにし、この給湯設備を貯水槽と熱回収装置により回収した熱で貯水槽の水を加熱する熱交換器とから構成してもよい。なお、この貯水槽を貯湯タンクとして利用してもよい。このようにコンテナの外壁構造を内部に水を貯水する貯水槽とすると、コンテナ周囲を重量物で覆うこととなる。遮音性能は遮音壁の重量に比例して高くなる。この構造を採用すると、発電設備動作したときに発せられる騒音を従来より抑えることができる。また、コンテナの外壁面に太陽熱温水器を設置して、コンテナ内部の給湯設備と併せて湯を給湯するようにしてもよい。
【００１１】発電設備として発電機とこの発電機を駆動する発電機駆動用エンジンとを備えたものを用いる場合には、熱回収装置を発電機駆動用エンジンから直接出る熱を回収して熱媒体を加熱する第１の熱交換器と、発電機駆動用エンジンの排気ガスの熱を回収して熱媒体を加熱する第２の熱交換器と、第１及び第２の熱交換器により加熱された熱媒体から熱を奪って外気に放熱する第１の放熱用熱交換器と、第１及び第２の熱交換器により加熱された熱媒体から熱を奪って水を加熱する第２の放熱用熱交換器と、発電機駆動用エンジンの冷却と水の加熱とを並行して実施できるように複数の熱交換器間で熱媒体を循環させる熱媒体循環回路とを備えた構造にすることができる。
【００１２】発電設備として燃料電池を用いる場合は、熱回収装置は燃料電池から出る熱を回収して熱媒体を加熱する第１の熱交換器と、第１の熱交換器により加熱された熱媒体から熱を奪って外気に放熱する第１の放熱用熱交換器と、第１の熱交換器により加熱された熱媒体から熱を奪って水を加熱する第２の放熱用熱交換器と、燃料電池の冷却と水の加熱とを並行して実施できるように複数の熱交換器間で熱媒体を循環させる熱媒体循環回路とを備える構造にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の移動電源車の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の移動電源車の自走式車両に実装したコンテナ１の内部に設置した発電設備及び給湯設備の一例の構成を示すブロック図である。図１においてコンテナ１内部には外部負荷Ｌに電力を供給する発電機３と、この発電機３に直結されて発電機３を駆動する発電機駆動用エンジン２とからなる発電設備が設置されている。発電機駆動用エンジン２には水冷式のディーゼルエンジン等が用いられる。発電機駆動用エンジン２には、発電機駆動用エンジン２本体からの熱を吸収して熱媒体（冷却水）に伝導する冷却用の第１の熱交換器４が設けられている。この第１の熱交換器４の吸熱部４ａにはサーモスタットを備えた三方弁５を介して並列にバイパス通路４ｂが設けられている。
【００１４】発電機駆動用エンジン２からは、途中に第２の熱交換器としての排気ガス熱交換器６とマフラー７を備え、発電機駆動用エンジン２から出る排気ガスをコンテナ１外部に排出するための排気管８がコンテナ１の外まで延びている。排気ガス熱交換器６は、発電機駆動用エンジン２から排出される排気ガスが持つ熱を吸熱部６ａで回収する。吸熱部６ａは三方弁５を介して吸熱部４ａと直列に接続されている。
【００１５】第１の熱交換器４の吸熱部４ａと第２の熱交換器としての排気ガス熱交換器６の吸熱部６ａとの直列回路には、三方弁９を介して第３の熱交換器としての熱放出器１０の放熱部１０ａと、第４の熱交換器１１の放熱部１１ａとがそれぞれ並列に接続されている。熱放出機１０には放熱部１０ａに風を吹き付けて放熱部１０ａから熱を強制的に放出させるための冷却用電動ファン１０ｂが設けられている。また、第４の熱交換器１１の放熱部１１ａは貯水タンク１２内に配置されている。この貯水タンク１２の下側壁部には水道管に接続される給水管１３が接続され、下側壁部には貯水タンク内で放熱部１１ａにより加熱された湯を給湯するための給湯管１４が接続されている。
【００１６】図１において発電機駆動用エンジン２を始動させると発電機駆動用エンジン２に直結されている発電機３が発電動作を開始する。発電機３から発生した電力は外部に設けられた負荷Ｌに供給される。発電機駆動用エンジン２の始動直後や負荷Ｌが軽負荷時のときで発電機駆動用エンジン２の温度が低いときには、発電機駆動用エンジン２の過冷却を防止するため、バイパス通路４ｂを通して熱媒体が循環するようにサーモスタット付きの三方弁５は切り替わっている。
【００１７】発電機３の発電動作が続けられて発電機駆動用エンジン２の温度が次第に上昇し、バイパス通路４ｂと吸熱部４ａとを循環する冷却水の温度も上昇していく。冷却水の温度が所定の温度に達すると、三方弁５に設けられているサーモスタットが作動して吸熱部４ａから吸熱部６ａに向かって冷却水が流れ始める。以後、発電機駆動用エンジン２内を循環していた冷却水は発電機駆動用エンジン２の外に流出を始める。発電機駆動用エンジン２の外に流出した冷却水は排気ガス熱交換器６の吸熱部６ｂを通る際に排気ガスの熱を回収して更に高温になる。排気ガス熱交換器６を通過した冷却水は三方弁９を介して熱交換器１１の熱放出部１１ａへ流入し、高温となった冷却水の熱が貯水タンク１２内に放熱され貯水タンク１２内の加熱が始まる。放熱により温度が低下した冷却水は発電機駆動用エンジン２へと戻る。貯水タンク１２内の水は、熱交換器１１の放熱部１１ａから放熱される熱で加熱されて所定温度の温水となる。貯水タンク１２内の水の温度が所定の温度以上になると、三方弁９が切替えられて、熱放出器１０の放熱部１０ａ側へ流れ込む。熱放出器１０内に流れ込んだ冷却水の熱は放熱部１０ａから外気へと放出される。放熱部１０ａは強制的に電動モータによって回転する冷却用電動ファン１０ｂによって冷却され、熱がコンテナ１の外に放熱される。
【００１８】なお、本実施の形態ではコンテナ１内部に貯水タンク１２を１個設置した例を説明したが、貯水タンクを２個以上設置しても勿論よい。貯水タンクを２個以上設置する場合は、それぞれの貯水タンクを貯水タンク接続管を介して直列に接続する。
【００１９】上述したように、発電機３の発電動作による電力の他に、発電動作に伴い発生する熱で湯を沸かす給湯設備を備えることにより移動電源車にコージェネレーションシステムを構築することができ、燃料の利用効率を高めることができる。
【００２０】図２は、本発明の第２の実施の形態の移動電源車のコンテナ１０１内に搭載される発電機及び給湯設備の一例の構成を示すブロック図である。なお、図１に示したブロック図と同じ構成要素には図１に付した符号の数に１００の数を足した符号を付して説明を省略する。本実施の形態において第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態で説明した給湯設備が貯湯式であるのに対し、瞬間湯沸し型の給湯設備を構成している点にある。そこでこの例では第４の熱交換器１１１として放熱部１１１ａと吸熱部１１１ｂとが熱媒体を充填した容器１１１ｃの内部に配置した構造のものを用いている。そして吸熱部１１１ｂには給水管１１３と給湯管１１４とが接続されている。
【００２１】図３は、本発明の第３の実施の形態の移動電源車のコンテナ２０１内に搭載される発電機及び給湯設備の一例の構成を示すブロック図である。本実施の形態の特徴は、コンテナの外壁構造がその内部に水を貯水することができる貯水槽を備えていることである。詳細には、コンテナを構成する複数の外壁パネルの一部又は全部を所定の間隔をあけて２枚のパネルを対向させて配置した二重構造とする。コンテナの壁面パネルには給水管２１３が設けられており、この給水管２１３から導入された水が二重構造の壁面パネルの隙間部分（コンテナ貯水槽）２４１に流れ込み貯水される。コンテナ貯水槽２４１に貯水されている水は貯水導入管２３９から第４の熱交換器２１１内に取り込まれて加熱される。加熱された水は供給管２１４からコンテナ２０１の外に供給される。このコンテナ２０１では外壁が水によって覆われているので、発電過程で生じる騒音に対して防音壁の役割を果たす。また、コンテナ２０１の外壁面に太陽熱温水器を設置して、コンテナ２０１内部の給湯設備と併せて湯を給湯するようにしてもよい。この場合には、太陽熱温水器をコンテナ２０１の天井部等に設置し、コンテナ２０１の壁面パネルの給水管２１３又は太陽熱温水器の所定箇所に設けた給水管から太陽熱温水器内に水を導入して貯水するように構成する。天気の良い日は太陽熱温水器内の水が太陽光によって温められて温水となる。この温水は太陽熱温水器の所定箇所に設けられた供給管からコンテナ２０１の外に供給する。このように、太陽熱温水器を設置しコンテナ２０１内部の給湯設備と併せて湯を給湯することにより、移動電源車で使用するエネルギーの使用効率を更に高めることができる。また、コンテナ２０１自体を太陽熱温水器としてもよい。この場合は、コンテナ２０１の二重構造とした外壁パネルのうち太陽光が当たる面の外壁パネルをガラスで構成し、コンテナ貯水槽２４１内の水が太陽光で温められるようにする。
【００２２】図４は、本発明の第４の実施の形態の移動電源車のコンテナ３０１内に搭載される発電設備及び給湯設備の一例の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、給湯設備は第２及び第３の実施の形態と同様に瞬間湯沸かし型であるが、発電設備としては酸素と水素とを燃料として発電動作をする燃料電池を用いた点で第２及び第３の実施の形態とは相違する。そこでこの例では、コンテナ３０１内に燃料電池３１５と、燃料電池３１５に燃料となる酸素及び水素を供給する酸素タンク３１７及び水素タンク３１９と、燃料電池３１５で発生した電力を外部の負荷Ｌに供給する電力を交流に変換する電力制御装置３２３とが設置されている。燃料電池３１５には燃料電池３１５本体からの熱を吸収して熱媒体（冷却水）に伝導する吸熱部３１５ａが設けられている。この吸熱部３１５ａで回収された熱により加熱された冷却水は通路３１５ｂを通じて廃熱回収器（第１の熱交換器）３２１に送られる。第１の熱交換器としての廃熱回収器３２１の放熱部３２１ａで放熱された熱は吸熱部３２１ｂで回収される。放熱されて温度が下がった冷却水は燃料電池３１５へと戻る。廃熱回収器３２１の吸熱部３２１ｂにより加熱された冷却水は三方弁３０９を介して第４の熱交換器３１１の放熱部３１１ａへ流入する。以後の動作は第１の実施の形態で説明した動作と同じである。なお、本実施例では給湯設備を瞬間湯沸かし型としたときの例を説明したが、第１の実施の形態で説明した貯湯式の給湯設備や、第３の実施の形態で説明したコンテナを貯水槽とした給湯設備でもよい。上述したような燃料電池を用いた発電設備の場合は、発電動作は水素と酸素を燃料として行われるので、発電動作で発生する騒音がなく、静かなコジェネレーションシステムを備える移動電源車が実現できる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、発電設備の発電動作で発生する熱を回収し、回収した熱を加熱源として水を温水にする給湯設備を備えることにより、発電に使用する燃料の利用効率を高めることができる移動電源車を実現することができるとともにコジェネレーションシステムを構築することができる。
【００２４】また、本発明によれば、発電設備に燃料電池式の発電設備を用い、この発電設備で発生する熱を回収し、回収した熱を加熱源として水を温水にする給湯設備を備えることにより、発電設備の発電過程で騒音を発生しないコジェネレーションシステムを移動電源車に構築することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１８００２５
【氏名又は名称】山洋電気株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月３０日（１９９９．８．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１４４３
【弁理士】
【氏名又は名称】西浦 ▲嗣▼晴
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５４０６（Ｐ２００１−６５４０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４２８３３ |
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