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技術 ガスエンジン式発電システム

出願人 大阪瓦斯株式会社
発明者 川上博之
出願日 2016年3月28日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-064310
公開日 2017年10月5日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-184335
状態 特許登録済
技術分野 発電機の制御
主要キーワード 吸気作用 閾値圧力 掃気路 ブリーザー 動力軸 圧力調整用 潤滑油漏れ 空気供給路
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

変速機ケーシングからの潤滑油漏れの発生を抑制して、運用コストを削減し、安全性が向上されたガスエンジン発電ステムを提供する。

解決手段

ガスエンジン式発電システムは、同期発電機3と、同期発電機3を駆動するガスエンジン1と、ガスエンジン1からの回転動力変速して同期発電機3に伝達する変速機2と、変速機2のケーシングから気体吸引してケーシングの内部の圧力を低下させる圧力低下部4とを有する。

概要

背景

従来、発電機の駆動源エンジンとする発電システムとして、発電機に同期発電機を用いた発電システムが知られている。

同期発電機を用いた発電システムでは、出力電力周波数が駆動源の回転速度に影響されるため、駆動源であるガスエンジン電力系統系統周波数に同期した一定の回転速度で運転する必要がある(特許文献1)。例えば、系統周波数が60Hzのエリアでは、同期発電機の極数に応じて、60Hzの整数分の1である900rpm(15Hz)、1200rpm(20Hz)、1800rpm(30Hz)といった離散的な回転速度にて、エンジンの運転が行われる。

エンジンの仕様上、上記の回転数でのエンジン運転が難しい場合がある。あるいは上記の回転数でのエンジン運転が、エネルギー効率の観点からは最適ではない場合がある。このような場合は、エンジンと同期発電機の間に変速機を介在させ、エンジンからの回転動力変速して同期発電機に伝達する構成が用いられる。

概要

変速機のケーシングからの潤滑油漏れの発生を抑制して、運用コストを削減し、安全性が向上されたガスエンジン式発電システムを提供する。ガスエンジン式発電システムは、同期発電機3と、同期発電機3を駆動するガスエンジン1と、ガスエンジン1からの回転動力を変速して同期発電機3に伝達する変速機2と、変速機2のケーシングから気体吸引してケーシングの内部の圧力を低下させる圧力低下部4とを有する。

目的

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、変速機のケーシングからの潤滑油漏れの発生を抑制して、運用コストを削減し、安全性が向上されたガスエンジン式発電システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

同期発電機と、前記同期発電機を駆動するガスエンジンと、前記ガスエンジンからの回転動力変速して前記同期発電機に伝達する変速機と、前記変速機のケーシングから気体吸引して前記ケーシングの内部の圧力を低下させる圧力低下部とを有するガスエンジン式発電ステム

請求項2

前記ケーシングの内部の圧力を測定する圧力センサを有し、前記圧力低下部が、前記圧力センサにより測定された前記ケーシングの内部の圧力に基づいて、前記圧力低下部による前記ケーシングからの気体の吸引力を調節する圧力調整用バルブを有する請求項1に記載のガスエンジン式発電システム。

請求項3

前記圧力低下部が、前記ケーシングから気体を吸引する気体吸引路と、前記気体吸引路を通流する気体からオイルミストを除去するオイルミストブリーザーとを有する請求項1または2に記載のガスエンジン式発電システム。

請求項4

前記ガスエンジンに供給される空気が通流する空気供給路を有し、前記圧力低下部が、前記ケーシングから気体を吸引する気体吸引路を有し、前記気体吸引路が前記空気供給路に接続されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスエンジン式発電システム。

請求項5

前記圧力低下部が、前記ケーシングから気体を吸引する気体吸引路と、前記気体吸引路に設けられたブロアーとを有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスエンジン式発電システム。

請求項6

前記ガスエンジンから排出されるエンジン排気ガスが通流する排気通流路と、前記排気通流路に空気を送り込んで前記排気通流路を掃気する掃気路とを有し、前記圧力低下部が、前記ケーシングから気体を吸引する気体吸引路を有し、前記気体吸引路が前記掃気路に接続されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスエンジン式発電システム。

技術分野

0001

本発明は、同期発電機ガスエンジンで駆動して発電を行うガスエンジン式発電システムに関する。

背景技術

0002

従来、発電機の駆動源エンジンとする発電システムとして、発電機に同期発電機を用いた発電システムが知られている。

0003

同期発電機を用いた発電システムでは、出力電力周波数が駆動源の回転速度に影響されるため、駆動源であるガスエンジンを電力系統系統周波数に同期した一定の回転速度で運転する必要がある(特許文献1)。例えば、系統周波数が60Hzのエリアでは、同期発電機の極数に応じて、60Hzの整数分の1である900rpm(15Hz)、1200rpm(20Hz)、1800rpm(30Hz)といった離散的な回転速度にて、エンジンの運転が行われる。

0004

エンジンの仕様上、上記の回転数でのエンジン運転が難しい場合がある。あるいは上記の回転数でのエンジン運転が、エネルギー効率の観点からは最適ではない場合がある。このような場合は、エンジンと同期発電機の間に変速機を介在させ、エンジンからの回転動力変速して同期発電機に伝達する構成が用いられる。

先行技術

0005

特開2015−171157号公報

発明が解決しようとする課題

0006

変速機としては一般にギア式のものが用いられる。ギアを収めるケーシングの内部には、潤滑清浄化、冷却、防錆等の目的のために、潤滑油封入される。そうすると、ギアの回転によるケーシング内部の圧力の微少な上昇や、ノズルからの潤滑油の噴射やギア回転による潤滑油の飛散などによって、潤滑油がケーシングから外部へ漏れ出す場合がある。その場合、ケーシングのオイルシール部を補修交換する必要があるが、高額な費用がかかる。また潤滑油漏れが発生しても、電力供給の継続の必要性から、発電システムの即時の停止は困難である。潤滑油漏れを放置すると、火災発生の危険性も生じる。

0007

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、変速機のケーシングからの潤滑油漏れの発生を抑制して、運用コストを削減し、安全性が向上されたガスエンジン式発電システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するためのガスエンジン式発電システムの特徴構成は、同期発電機と、前記同期発電機を駆動するガスエンジンと、前記ガスエンジンからの回転動力を変速して前記同期発電機に伝達する変速機と、前記変速機のケーシングから気体吸引して前記ケーシングの内部の圧力を低下させる圧力低下部とを有する点にある。

0009

上記の特徴構成によれば、圧力低下部によりケーシングの内部の圧力を低下させるから、ケーシングの内部から潤滑油が漏れ出すことを抑制することができる。これにより、ケーシングのオイルシール部の補修・交換作業の発生が抑制されて、運用コストが削減される。また火災発生の危険性も低減され、安全性が向上する。

0010

本発明に係るガスエンジン式発電システムの別の特徴構成は、前記ケーシングの内部の圧力を測定する圧力センサを有し、前記圧力低下部が、前記圧力センサにより測定された前記ケーシングの内部の圧力に基づいて、前記圧力低下部による前記ケーシングからの気体の吸引力を調整する圧力調整用バルブを有する点にある。

0011

上記の特徴構成によれば、測定されたケーシングの内部の圧力に基づいて、圧力低下部によるケーシングからの気体の吸引力が調整されるから、ケーシングの内部の圧力が適正に保たれる。これにより、ケーシングの内部に外気過度に流入する事態や、オイルシール部が破損する事態の発生を抑制して、ガスエンジン式発電システムの運転を適切に継続することができ好適である。

0012

本発明に係るガスエンジン式発電システムの別の特徴構成は、前記圧力低下部が、前記ケーシングから気体を吸引する気体吸引路と、前記気体吸引路を通流する気体からオイルミストを除去するオイルミストブリーザーとを有する点にある。

0013

変速機のケーシングの内部から吸引された気体には、ミスト状の潤滑油が微量ながら含まれる場合がある。これが外部に放出されると大気汚染し、ガスエンジンの吸気混入するとガスエンジンの給気系を汚染する可能性がある。上記の特徴構成によれば、オイルミストブリーザーにより変速機から流出した気体からオイルミストが除去されるので、大気汚染やガスエンジン給気系の汚染の可能性を低減することができ好適である。

0014

本発明に係るガスエンジン式発電システムの別の特徴構成は、前記ガスエンジンに供給される空気が通流する空気供給路を有し、前記圧力低下部が、前記ケーシングから気体を吸引する気体吸引路を有し、前記気体吸引路が前記空気供給路に接続されている点にある。

0015

上記の特徴構成によれば、気体吸引路が空気供給路に接続されているから、ガスエンジンの吸気による空気の流れによって、気体吸引路に吸引力が発生して、変速機のケーシングから気体が吸引される。したがって動力源等を別途設けることなく低コストで圧力低下部を実現することができ好適である。

0016

本発明に係るガスエンジン式発電システムの別の特徴構成は、前記圧力低下部が、前記ケーシングから気体を吸引する気体吸引路と、前記気体吸引路に設けられたブロアーとを有する点にある。

0017

上記の特徴構成によれば、気体吸引路にブロアーを設けて圧力低下部が構成されるから、簡易な構成により低コストで圧力低下部を実現することができ、好適である。

0018

本発明に係るガスエンジン式発電システムの別の特徴構成は、前記ガスエンジンから排出されるエンジン排気ガスが通流する排気通流路と、前記排気通流路に空気を送り込んで前記排気通流路を掃気する掃気路とを有し、前記圧力低下部が、前記ケーシングから気体を吸引する気体吸引路を有し、前記気体吸引路が前記掃気路に接続されている点にある。

0019

上記の特徴構成によれば、気体吸引路が掃気路に接続されているから、排気通流路を掃気するための掃気路の空気の流れによって気体吸引路に吸引力が発生し、変速機のケーシングから気体が吸引される。したがって掃気路を利用して低コストで圧力低下部を実現することができ好適である。

図面の簡単な説明

0020

ガスエンジン式発電システムの概要を示すブロック図
ガスエンジン式発電システムの概要を示すブロック図
ガスエンジン式発電システムの概要を示すブロック図

実施例

0021

(第1実施形態)
下図面を参照しながら、第1実施形態に係るガスエンジン式発電システムについて説明する。ガスエンジン式発電システムは、同期発電機3と、同期発電機3を駆動するガスエンジン1と、ガスエンジン1からの回転動力を変速して同期発電機3に伝達する変速機2と、変速機2のケーシングから気体を吸引してケーシングの内部の圧力を低下させる圧力低下部4とを有する。

0022

ガスエンジン1は、空気と燃料都市ガス)との混合気取り入れ燃焼させ、回転動力を発生させる。本実施形態では、空気供給路13を通って空気が混合弁12に供給される。混合弁12にて空気と都市ガスとが混合され、混合された混合気が過給機11にて圧縮され、ガスエンジン1に供給される。ガスエンジン1の動力軸は、変速機2に接続されている。

0023

変速機2は、接続されたガスエンジン1の動力軸からの回転動力を受け、これを変速して、出力軸に回転動力を出力する。変速機2の出力軸は、同期発電機3に接続されている。変速機2は、ケーシングの内部に上述の変速のためのギヤ収納して構成される。ケーシングの内部には、潤滑油が封入される。潤滑油の漏出抑制のため、ケーシングにはオイルシール等により封止がなされている。加えて本実施形態では変速機2のケーシングに、後述する圧力低下部4が接続され、ケーシングの内部の圧力が外部よりも低く保たれる。変速機2には、ケーシングの内部の圧力を測定する圧力センサ7が設けられている。

0024

同期発電機3は、接続された変速機2の出力軸からの回転動力を受けて、発電を行う。同期発電機3は、ガスエンジン式発電システムが設置された地域に応じた、電力系統の系統周波数にて発電を行う。そのためには同期発電機3は、その極数に応じた回転数にて駆動される必要がある。変速機2は、ガスエンジン1からの回転動力を、同期発電機3で必要とされる回転数へと変速し、同期発電機3へ変速された回転動力を出力する。

0025

圧力低下部4は、変速機2のケーシングから気体を吸引してケーシングの内部の圧力を低下させる。本実施形態では圧力低下部4は、気体吸引路8と、圧力調整用バルブ5と、オイルミストブリーザー6とを有する。

0026

気体吸引路8は、変速機2のケーシングに接続されて、ケーシングの内部から気体を吸引する。本実施形態では、気体吸引路8の他方の端部が、空気供給路13の途中の、混合弁12の上流側に接続されている。ガスエンジン1が運転されると、ガスエンジン1および過給機11の吸気作用により、混合弁12および過給機11に向けて空気供給路13を空気が流れる。そうすると、空気供給路13に接続された気体吸引路8では、変速機2から空気供給路13に向けて空気が流れる。以上の様にして、圧力低下部4の気体吸引路8により、変速機2のケーシングから気体が吸引される。

0027

圧力調整用バルブ5は、図示しない制御部により開度が制御されるバルブである。圧力調整用バルブ5は、気体吸引路8に設けられており、開度の変更により、気体吸引路8を通流する気体の流量を調整する。制御部は、圧力センサ7により測定されたケーシングの内部の圧力に基づいて、圧力低下部4によるケーシングからの気体の吸引力を調整して、ケーシングの内部の圧力を適正に保つ。

0028

詳しくは、制御部は圧力センサ7の出力を監視して、変速機2のケーシングの内部の圧力を検知し、所定の閾値圧力と比較する。閾値圧力は、変速機2のケーシングの外側の圧力(大気圧)よりも低く設定されている。
ケーシングの内部の圧力が閾値圧力よりも高い場合、圧力調整用バルブ5の開度を大きくする。そうすると、気体吸引路8を通流する気体の流量が大きくなって、気体吸引路8によるケーシングからの気体の吸引力が大きくなるから、ケーシングの内部の圧力が減少する。
ケーシングの内部の圧力が閾値圧力よりも低い場合、圧力調整用バルブ5の開度を小さくする。そうすると、気体吸引路8を通流する気体の流量が小さくなって、気体吸引路8によるケーシングからの気体の吸引力が小さくなるから、ケーシングの内部の圧力が増加する。
以上の様にして、変速機2のケーシングの内部の圧力が、閾値圧力の付近に保たれる。

0029

オイルミストブリーザー6は、気体吸引路8において圧力調整用バルブ5の上流側に設けられており、気体吸引路8を通流する気体(変速機2のケーシングから吸引された気体)からオイルミストを除去する。オイルミストブリーザー6は例えば、油分を吸収するフィルタ等により構成される。

0030

(第2実施形態)
次に第2実施形態に係るガスエンジン式発電システムについて図2を参照して説明する。なお以下の実施形態では、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

0031

本実施形態に係るガスエンジン式発電システムの圧力低下部4は、気体吸引路8と、ブロアー21と、圧力調整用バルブ5と、フィルター22と、オイルミストブリーザー6とを有する。

0032

本実施形態では、気体吸引路8にブロアー21が設けられており、ブロアー21の吸引力により、変速機2のケーシングから気体が吸引される。

0033

そして圧力調整用バルブ5は、ブロアー21への空気の流路に配置される。圧力調整用バルブ5は、ブロアー21への空気の流量を調整することにより、圧力低下部4によるケーシングからの気体の吸引力を調整して、ケーシングの内部の圧力を適正に保つ。

0034

フィルター22は、ブロアー21への空気の流路において、圧力調整用バルブ5の上流側に配置されて、圧力調整用バルブ5およびブロアー21へゴミ粉塵が流入することを抑制する。

0035

オイルミストブリーザー6は、気体吸引路8においてブロアー21の上流側に配置される。

0036

(第3実施形態)
続いて第3実施形態に係るガスエンジン式発電システムについて図3を参照して説明する。本実施形態に係るガスエンジン式発電システムは、排気通流路31と、掃気路32と、掃気ファン33とを有する。そして圧力低下部4は、気体吸引路8と、オイルミストブリーザー6と、圧力調整用バルブ5とを有する。

0037

排気通流路31は、ガスエンジン1から排出されるエンジン排気ガスが通流する流路である。そして掃気路32は、排気通流路31の途中に接続されており、排気通流路31に空気を送り込んで排気通流路31を掃気する。掃気路32には掃気ファン33が配置されており、この掃気ファン33の風力により、上述の掃気が行われる。

0038

気体吸引路8の他方の端部(変速機2のケーシングと反対側の端部)が、掃気路32の掃気ファン33の上流側に接続されている。掃気ファン33が動作すると、排気通流路31に向けて掃気路32を空気が流れる。そうすると、掃気路32に接続された気体吸引路8では、変速機2から掃気路32に向けて空気が流れる。以上の様にして、圧力低下部4の気体吸引路8により、変速機2のケーシングから気体が吸引される。なお掃気ファン33は、ガスエンジン1の運転中は継続して動作し続ける。

0039

圧力調整用バルブ5は、気体吸引路8に設けられている。オイルミストブリーザー6は、気体吸引路8において圧力調整用バルブ5の上流側に設けられている。

0040

なお上述の実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

0041

1 :ガスエンジン
2 :変速機
3 :同期発電機
4 :圧力低下部
5 :圧力調整用バルブ
6 :オイルミストブリーザー
7 :圧力センサ
8 :気体吸引路
11 :過給機
12 :混合弁
13 :空気供給路
21 :ブロアー
22 :フィルター
31 :排気通流路
32 :掃気路
33 :掃気ファン

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