電子ガバナ（非常用発電機）

調速装置（ガバナ）の基本概念と役割

非常用発電機における「ガバナ（調速機）」とは、原動機（ディーゼルエンジンやガスタービンなど）に搭載された燃料噴射の調整装置である。発電設備において、接続された負荷の変動に関わらず一定の電圧と周波数を供給し続けることは極めて重要である。ガバナは、負荷の増減によるエンジンの回転速度の変動を検知し、それに追従して燃料噴射量を自動的に増減させることで、エンジンの回転速度（すなわち発電機の出力周波数）を常に一定に保つ中核的な働きを行う。

エンジンの回転数変動に伴い燃料供給が適切に調整されないと、シリンダー内に過剰に噴射された燃料が酸素不足によって不完全燃焼を起こし、大気汚染の原因となる黒煙（煤や未燃焼ガス）の発生量が多くなる。ガバナの性能は、発電機の安定した電力供給だけでなく、排出ガスの環境性能にも直結している。

電子ガバナによる過渡特性の向上と黒煙抑制

特に非常用発電機の運用においては、停電時の起動時や、消火ポンプ・排煙機などの大型防災設備が一斉に稼働する負荷急変時に、エンジンの動作状態が過渡的に大きく変化する。このような急激な変動時には、燃料の不完全燃焼が極めて発生しやすく、起動直後に大量の黒煙を吹き上げるトラブルが散見される。

ここで重要となるのが、負荷変動に対する追従性を示す「過渡特性」である。マイクロプロセッサを用いた電子ガバナによる高度な調速が可能であれば、回転数の微小な変動サインを電気信号として瞬時に捉え、アクチュエーターを介して燃料噴射量をミリ秒単位で精密に変化させることができる。これにより、急激な負荷変動に良く追従して適切な燃料と空気の混合比を維持できるため、過渡的な不完全燃焼を防ぎ、黒煙の発生を効果的に抑制することが可能となる。

機械式ガバナとの構造的比較と適用範囲

調速装置の方式には、大きく分けて機械式と電子式の2種類が存在する。小型の汎用発電機の多くには、エンジンの回転軸に取り付けられたフライウェイトの遠心力を利用して燃料ラックを機械的に動かす「機械式ガバナ」が用いられている。機械式ガバナは構造が極めてシンプルで電気的制御を持たないため、ノイズやサージに強く、安価かつメンテナンス部品が少ないという大きな利点がある。

一方で、現代の建築物に装備する非常用発電機等の大型設備や、厳格な周波数精度が求められるデータセンターなどの電源設備にあっては、より応答速度が速くきめ細やかな制御が可能な「電子ガバナ」が搭載されることが標準的となっている。要求される信頼性グレード、初期コスト、および保守体制に応じて、両方式を適切に使い分けることが実務設計においては重要である。

仕様書における位置づけと完全な環境対策

電子ガバナは、エンジンの燃焼効率を最適化し、黒煙の発生抑制に大きな効果をもたらすことから、環境配慮を重視する多くの建築主や事業主の設計仕様書において、調速装置に電子ガバナを搭載することで黒煙抑制を期待する文章が標準的に整備されている。

ただし、設計上の重大な留意点として、電子ガバナはあくまで「発生しうる黒煙を最小限に抑え込む」ための制御装置であり、物理的に排気ガスから煤を濾し取るわけではない。そのため、住宅街や環境規制の厳しい市街地に発電機を設置する場合などで、完全に黒煙発生を抑制させたい（目視で無煙状態にしたい）場合は、排気管の経路に専用の「黒煙除去装置（DPF：Diesel Particulate Filter）」を設けなければならないため注意を要する。電子ガバナとDPFを組み合わせることで、初めて最高レベルの環境性能を達成できる。