JP2001020741A

JP2001020741A - エンジン駆動作業機のラジエータ冷却装置

Info

Publication number: JP2001020741A
Application number: JP11187925A
Authority: JP
Inventors: Keigo Niiya; 計吾新舎; Fumitaka Ko; 文隆高
Original assignee: Denyo Co Ltd
Current assignee: Denyo Co Ltd
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンのラジエータを冷却するにあたり、
インバータを用いることなく、低騒音のエンジンを用い
ることで騒音を防止し、また、アイドリング回転時など
であっても、電動ファンを停止することなく発電機の疲
労を低減し、エンジンの冷却を行うことによりその損傷
を防止する。【解決手段】エンジン駆動発電機における自動電圧調
整器５Ａを有する発電機５から、電動ファン４に対して
交流電源が供給される。発電機５における発電機巻線
は、発電機５の定格回転時における電動ファン４のモー
タ４Ａの定格周波数に対応する定格電圧が得られるよう
に設定されている。エンジン２のアイドリング回転時に
は、Ｆ／Ｖ特性における回転数の低下に対応して電圧が
低下するような傾きを有する特性を利用して、モータ４
Ａに対する定格入力電圧と定格入力周波数との比がほぼ
一定となるように、発電機５からの出力電圧を設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン駆動作業
機のラジエータ冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン駆動作業機（以下「作業機」と
いう）におけるエンジンのラジエータを冷却するため
に、従来、バッテリを電源とした直流用のラジエータ冷
却ファンを用いるものがあった。ところが、このような
ラジエータ冷却ファンの場合、一般に風切り音が大きい
という問題がある。また、前記ラジエータ冷却ファンに
はブラシ付きモータが使われており、当該ブラシ付きモ
ータを連続運転を行う発電機に使用した場合には寿命が
短いという問題点がある。

【０００３】そこで、風切り音を少なくして低騒音化を
図り、さらに長寿命化を図るべく、発電機から供給され
る電圧にて、定格回転数のみで運転するブラシレスの電
動ファンによってラジエータを冷却することも行われて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、インバータで
運転する電動ファンを用いる場合には、当然にインバー
タ回路を必要とするために、その分多くの装置を要する
ものであった。

【０００５】また、電動ファンを作動させる際、定格回
転数に対して低い回転数で運転することで電圧と周波数
の比率が変わり、周波数に対して電圧が高くなると、電
動ファンのモータに過剰な電流が供給される。それによ
り、モータの疲労が激しくなり、さらには焼損のおそれ
があるため、定格回転時のみで運転するようにしてい
た。

【０００６】ところが、このような運転では、定格回転
時には特に問題はないが、作業機の無負荷時において、
エンジンがアイドリング回転をしている場合には、発電
機の回転数が低下してしまう。そのため、エンジンの冷
却効率が低下し、エンジンの焼付きが起こるといった問
題があった。

【０００７】そこで、本発明の課題は、作業機における
エンジンのラジエータを冷却するにあたり、インバータ
を用いることなく、低騒音の電動ファンを用いることで
騒音を防止し、また、アイドリング回転時などであって
も、電動ファンを停止することなく、発電機の疲労を低
減し、エンジンの冷却を行うことによりその損傷を防止
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明に係るエンジン駆動作業機のラジエータ冷却装置は、
電動ファンによってエンジンのラジエータを冷却するエ
ンジン駆動作業機のラジエータ冷却装置であって、前記
エンジン駆動作業機における自動電圧調整器を有する発
電機から、前記電動ファンに対して交流電源が供給さ
れ、前記発電機における発電機巻線は、発電機の定格回
転時における前記電動ファンの電動機の定格周波数に対
応する定格電圧が得られるように設定され、前記エンジ
ンのアイドリング回転時には、Ｆ／Ｖ特性における回転
数の低下に対応して電圧が低下するような傾きを有する
特性を利用して、前記電動機に対する定格入力電圧と定
格入力周波数との比がほぼ一定となるように、前記発電
機からの出力電圧を設定するように構成されていること
を特徴とするものである。

【０００９】本発明においては、ラジエータを冷却する
電動ファンを作動するにあたり、インバータを用いるこ
となく、発電機の自動電圧調整器を用いて、発電機の出
力側の電圧を調整している。したがって、電圧調整のた
めにインバータを別途設ける必要はない。

【００１０】また、本発明では、Ｆ／Ｖ特性における回
転数の低下に対応して電圧が低下するような傾きを有す
る特性を利用し、電動機に対する定格入力電圧と定格入
力周波数との比がほぼ一定となるように、発電機からの
出力電圧を設定している。このため、アイドリング回転
時にあっても、電動ファンの電動機に過剰な電流が供給
されるのを防止することができる。したがって、電動機
の過大な疲労や損傷を効果的に防止することができる。
なお、本発明でいう「ほぼ一定」の語は、電動機に対す
る定格入力電圧と定格入力周波数との比にある程度の幅
を持たせることができることを意味する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るラジエータ
の冷却装置の概要を示すブロック図である。図１に示す
ように、作業機であるエンジン駆動発電機においては、
発電機５と、当該発電機５に連結されたエンジン２と、
当該エンジン２に冷却水ホースを介して接続されている
ラジエータ３とから、その主要部が構成されている。ラ
ジエータ３の側部には、当該ラジエータ３を冷却するた
めの電動ファン４が設けられている。また、電動ファン
４における電動機であるモータ４Ａは、発電機５に接続
されており、発電機５から交流電源が供給される。モー
タ４Ａによって羽根４Ｂを回転させて、冷却空気を送風
することによりラジエータ３を冷却する。

【００１２】さらに、発電機５は自動電圧調整器５Ａを
備えており、発電機５からの出力電圧は、自動電圧調整
器（ＡＶＲ）５Ａで設定される。具体的には、発電機５
の定格運転時には、交流巻線の一部の巻線からタップを
出すこと、又は、専用巻線を設けることで、モータ４Ａ
の定格周波数に対する定格電圧が得られるように設定さ
れる。なお、モータ４Ａの定格周波数に対する定格電圧
と発電機５の出力電圧が一致する場合には、当該発電機
５の出力電圧をそのまま使用することができる。また、
自動電圧調整器５Ａには、周波数−電圧特性を有する電
圧を発生させる回路（Ｆ／Ｖ特性回路）が組み込まれて
いる。そして、エンジン２のアイドリング時における発
電機５からの出力電圧は、Ｆ／Ｖ特性における回転数の
低下に対応して電圧が低下するような傾きを有する特性
を利用して、モータ４Ａに対する定格入力電圧と定格入
力周波数との比が一定となるように出力電圧が設定され
るようになっている。

【００１３】ここで、自動電圧調整器５Ａに設けられて
いるＦ／Ｖ特性回路を組み込んだ自動電圧調整回路（以
下、「Ｆ／Ｖ特性付き自動電圧調整回路３０」という）
について説明する。図２は、Ｆ／Ｖ特性付き自動電圧調
整回路３０のブロック回路図である。図２に示すよう
に、Ｆ／Ｖ特性付き自動電圧調整回路３０は、発電機５
の出力電圧を設定するための可変抵抗器ＶＲ１およびＦ
／Ｖ特性の傾きを変えるための可変抵抗器ＶＲ２を有し
ている。可変抵抗器ＶＲ１は、第１比較器３１に接続さ
れ、可変抵抗器ＶＲ２は、周波数−電圧変換器であるＦ
／Ｖ変換器３２を介して第１比較器３１に接続されてい
る。そして、可変抵抗器ＶＲ１で設定された基準電圧Ｅ
１、および、可変抵抗器ＶＲ２で設定された電圧をＦ／
Ｖ変換器３２により変換したＦ／Ｖ電圧Ｖ１を、それぞ
れ第１比較器３１に出力する。第１比較器３１において
は、可変抵抗器ＶＲ１で設定された基準電圧Ｅ１と、可
変抵抗器ＶＲ２で設定されＦ／Ｖ変換器３２により変換
されたＦ／Ｖ電圧Ｖ１を比較する。

【００１４】その結果、Ｖ１≧Ｅ１のときには、第１比
較器３１から第２比較器３３に出力する電圧Ｖｆ＝Ｅ１
として第２比較器３３に出力する。また、第２比較器３
３に対しては、発電機５の出力電圧が整流器３４を介し
て、発生電圧Ｖｇとして出力されている。

【００１５】そして、第２比較器３３においては、第１
比較器３１からの電圧Ｖｆと発電機５の発生電圧Ｖｇを
比較し、その差分の電圧Ｖｄを積分増幅器３５に出力し
て、界磁電流の増減を行う。その結果を発電機５の界磁
巻線Ｆｇに出力して発電機５の電圧を一定に維持する。
なお、界磁巻線Ｆｇと電機子巻線Ａｒによって、本発明
にいう発電機巻線が構成されている。

【００１６】また、第１比較器３１における比較結果
が、Ｖ１＜Ｅ１のときには、電圧Ｖｆ＝Ｖ１として第２
比較器３３に出力する。このとき、第１比較器３１から
第２比較器３３に対して電圧Ｖｆが出力されているとと
もに、発電機５の発生電圧Ｖｇが出力されている。第２
比較器３３においては、第１比較器３１からの電圧Ｖｆ
と発電機５の発生電圧Ｖｇとを比較し、その差分の周波
数に適合した電圧Ｖｄを積分増幅器３５に出力する。

【００１７】積分増幅器３５においては、電圧Ｖｆと発
生電圧Ｖｇとの差分の電圧Ｖｄを増幅し、界磁巻線Ｆｇ
の電流の調整を行う。その結果、界磁巻線Ｆｇに出力さ
れる電圧は、Ｆ／Ｖ変換器３２で設定されたＦ／Ｖ特性
の傾き上の電圧となり、この電圧を発電機５の界磁巻線
Ｆｇに出力する。このときの電圧は、具体的にたとえ
ば、アイドリング回転数に対応する周波数が３５Ｈｚの
ときに７０Ｖとなるように設定される。

【００１８】このときの発電機５の定格入力電圧と定格
入力周波数との関係を示すグラフを図３に記す。図３に
示すように、周波数がアイドリング回転時の電圧Ｖ１を
起点にして、Ｆ／Ｖ特性周波数（回転数）の低下に対応
して電圧が低下するような、また、Ｆ／Ｖ特性周波数
（回転数）の上昇に対応して電圧が上昇するような傾き
を有する特性を利用し、モータ４Ａに対する定格入力電
圧と定格入力周波数の比が一定の割合となるように設定
する。このグラフの傾きは可変抵抗器ＶＲ２によって設
定することができる。具体的には、たとえば周波数が３
５Ｈｚのときに６５Ｖ〜７５Ｖの範囲となるようにする
ことができる。

【００１９】このようにＦ／Ｖ特性を利用して発電機５
の出力電圧を設定することにより、発電機の定格回転時
には所定の定格電圧Ｖ２が得られる。一方、エンジン２
のアイドリング回転時には、Ｆ／Ｖ特性における回転数
の低下に対応して電圧が低下するような傾きを有する特
性を利用して、電動機に対する定格入力電圧と定格入力
周波数との比が一定になるように設定される。

【００２０】そして、エンジン２のアイドリング回転時
である低周波数Ｆ１の状態においては、電動ファン４の
電動機特性に適合した低い電圧Ｖ１が供給されるように
なるため、モータ４Ａに過電流が流れることはなくな
る。このようにして、定格回転時及びアイドリング回転
時にモータ４Ａの回転を止めることなく電動ファン４の
運転ができるので、エンジン２の冷却効率を向上でき、
その損傷を防止することができる。

【００２１】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるもの
ではない。たとえば、エンジン駆動作業機としては、エ
ンジン駆動発電機のほか、交流電圧を取り出せる溶接機
などであってもよい。また、本実施形態ではＦ／Ｖ特性
回路が自動電圧調整器に組み込まれているが、別途Ｆ／
Ｖ特性回路を備える制御装置を設けることなどもでき
る。

【００２２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、作業機
におけるエンジンのラジエータを冷却するにあたり、イ
ンバータを用いることなく、低騒音の電動ファンを用い
ることで騒音を防止することができる。また、定格回転
時及びアイドリング回転時に電動機の回転を止めること
なく電動ファンの運転ができるので、エンジンの冷却効
率を向上でき、その損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラジエータの冷却装置の概要を示
すブロック図である。

【図２】Ｆ／Ｖ特性付き自動電圧調整回路のブロック回
路図である。

【図３】発電機の定格入力電圧と定格入力周波数との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

２エンジン３ラジエータ４電動ファン４Ａモータ５発電機５Ａ自動電圧調整器３０Ｆ／Ｖ特性付き自動電圧調整回路３１第１比較器３２Ｆ／Ｖ変換器３３第２比較器３５積分増幅器Ｆｇ界磁巻線Ａｒ電機子巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動ファンによってエンジンのラジエー
タを冷却するエンジン駆動作業機のラジエータ冷却装置
であって、前記エンジン駆動作業機における自動電圧調整器を有す
る発電機から、前記電動ファンに対して交流電源が供給
され、前記発電機における発電機巻線は、発電機の定格回転時
における前記電動ファンの電動機の定格周波数に対応す
る定格電圧が得られるように設定され、前記エンジンのアイドリング回転時には、Ｆ／Ｖ特性に
おける回転数の低下に対応して電圧が低下するような傾
きを有する特性を利用して、前記電動機に対する定格入
力電圧と定格入力周波数との比がほぼ一定となるよう
に、前記発電機からの出力電圧を設定するように構成さ
れていることを特徴とするエンジン駆動作業機のラジエ
ータ冷却装置。