JP2009081940A - エンジン発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 出力電圧を高電圧に設定した状態で、低電圧の負荷を接続してしまうのを防ぎ、また、誤って接続しても事故が発生しないようにする。
【解決手段】 出力電圧を複数種設定可能な電圧設定手段を有するエンジン発電機において、電圧設定手段が高い電圧に設定されたことを検出して、接点ＨＶＳを上側に切り換え、高電圧表示灯ＨＬを点灯させるとともにブザーＢｚを鳴らして警報する。その状態では励磁電源開閉リレーＥｘＲは付勢されず、その接点を開いて発電機の励磁電源を供給させない。その後、作業員が警報を聞いて、負荷が適正なものであることを確認した後、確認ボタンＫＢを押すと、励磁電源開閉リレーＥｘＲが付勢されて励磁電源を供給するとともに、常開接点ＥｘＲａ2が閉じ、ブザーリレーＢｚＲを付勢して常閉接点ＢｚＲｂを開き、ブザーＢｚの鳴動を停止させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等のエンジンにより駆動されて発電を行うエンジン発電機に関するものである。

近年、工事現場、災害復旧現場、各種イベント会場等で動力、照明、音響装置等の負荷に電力を供給するための移動電源として、エンジン発電機がますます広範囲に使用されるようになっている。そのように様々な負荷に電力を供給することが要求されている関係上、多くのエンジン発電機は、三相２００Ｖ／２２０Ｖ、三相４００Ｖ／４４０Ｖ、単相三線というように、１台の発電機で複数種類の電力を切り替えて供給できるようになっている。

そのような状況下、出力電圧として高い電圧に設定した状態で、誤って低い定格電圧の負荷を接続し、定格電圧より格段に高い電圧を印加してしまったことによる事故が増えている。例えば、三相２００Ｖの負荷に三相４００Ｖの電力を供給した場合には２倍の電圧を印加したことになるので、瞬時に機器類に損傷を与える結果になり大変危険である。

そこで、従来のエンジン発電機では、例えば、特許文献１に、エンジン発電機の切換器の切換レバーの先端部に黄色等、目立つ色のテープを貼り付け、かつ、ケースに覗き窓を設けて、切換器の切換状態をケース外部から一目で確認できるようにした技術が示されているように、出力電圧の設定状態を、作業員が一目で分かるように表示して、事故を未然に防ぐようにしていた。

また、特許文献２に示されるように、高い電圧に設定した時に切換板が当接する位置にリミットスイッチを設け、該リミットスイッチのオンオフ動作により出力電圧の設定状態を検知し、出力電圧の設定変更に伴う操作ミスを防ぐようにした技術も開発されている。

特開２００３−２７２４８９号公報 特開平１０−６６３９６号公報

しかしながら、特許文献２に示されるような技術を適用しても、高い電圧に設定したとき、誤って低い定格電圧の負荷を接続しまうことを防ぐことはできない。また、特許文献１に示されるようなエンジン発電機のように、出力電圧の設定状態を表示するようにしても、ただ表示するだけでは作業員に注意を喚起するのに不十分であり、操作ミスによる事故が後をたたないという問題点があった。

本発明は、そのような問題点に鑑み、出力電圧を高い電圧に設定したとき、低い定格電圧の負荷を接続してしまうのを防ぎ、さらに、誤って低い定格電圧の負荷を接続をしても負荷の焼損事故等が発生しないようにすることを目的とするものである。

前記課題を解決するため、本願の請求項１にかかる発明は、出力電圧を複数の値に設定可能な電圧設定手段を有するエンジン発電機において、前記電圧設定手段が高い電圧に設定されたことを検出する高電圧設定検出手段と、該高電圧設定検出手段の出力に基づいて、高電圧に設定されていることを警報する警報手段と、該警報手段の警報を確認したことを入力する警報確認入力手段と、該警報確認入力手段が操作されたとき前記警報を停止させる警報停止手段とを備えたことを特徴とする。

また、本願の請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記電圧設定手段が高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないとき、発電機の出力電圧を設定値より低く抑制する出力電圧抑制手段を備えたことを特徴とする。

また、本願の請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明において、前記出力電圧抑制手段は、発電機の励磁電流を抑制することにより出力電圧を低くすることを特徴とする。

また、本願の請求項４にかかる発明は、請求項１，２又は３にかかる発明において、前記電圧設定手段が高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないまま、負荷を接続する遮断器が投入されたとき、該遮断器をトリップさせる手段を備えたことを特徴とする。

また、本願の請求項５にかかる発明は、請求項１，２，３又は４にかかる発明において、前記電圧設定手段が高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないまま、負荷を接続する遮断器が投入されたとき、発電機を駆動するエンジンを停止させる手段を備えたことを特徴とする。

本発明のエンジン発電機は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１にかかる発明においては、電圧設定手段が高い電圧に設定されたことを検出して、高電圧に設定されていることを警報するとともに、該警報を確認して警報確認入力手段が操作されたとき警報を停止させるようにしたので、出力電圧を高い電圧に設定したとき、警報確認入力手段が操作されるまで警報を発して作業員に注意を強く喚起することができ、低い定格電圧の負荷を接続しまうのを防ぐことができる。

また、請求項２にかかる発明においては、請求項１にかかるエンジン発電機において、高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないとき、発電機の出力電圧を設定値より低く抑制するようにしたので、誤って低い定格電圧の負荷を接続をしても負荷の焼損等の事故発生を防止できる。

また、請求項３にかかる発明においては、請求項２にかかるエンジン発電機において、発電機の励磁電流を抑制することにより出力電圧を低くするようにしたので、簡単かつ確実に出力電圧を抑制することができる。

また、請求項４にかかる発明においては、請求項１，２又は３にかかるエンジン発電機において、高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないまま、負荷を接続する遮断器が投入されたとき、該遮断器をトリップさせるようにしたので、誤って低い定格電圧の負荷を接続をした状態で遮断器を投入しても、負荷に高電圧は印加されないため、負荷の焼損事故等をより一層確実に防止することができる。

また、請求項５にかかる発明においては、請求項１，２，３又は４にかかるエンジン発電機において、前記電圧設定手段が高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないまま、負荷を接続する遮断器が投入されたとき、発電機を駆動するエンジンを停止させるようにしたので、誤って低い定格電圧の負荷を接続をした状態で遮断器を投入しても、負荷に高電圧は印加されないため、負荷の焼損事故等をより一層確実に防止することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施例に係るエンジン発電機の概略回路図である。ディーゼル発電機は、固定子側に設けた主電機子巻線１，１，１、励磁機界磁巻線５、自動電圧調整器６と、回転子側に設けた主界磁巻線２、回転整流器３、励磁機電機子巻線４とを備えている。主電機子巻線１を巻装した固定子鉄心には、励磁巻線７，７，７も巻装されており、それら励磁巻線７，７，７は、３角結線の一端を開放した形で直列接続されている。

この一端開放３角結線における各励磁巻線７，７，７の開放端Ａ，Ｂ及び相互接続点Ｃ，Ｄから４つの端子を取り出し、後述する励磁電源開閉リレーの接点ＥｘＲａ1を介して、自動電圧調整器６に、励磁機界磁巻線５に流す電流の電源として接続する。その結果、自動電圧調整器６に、各励磁巻線７，７，７からは基本波成分の電流、開放端Ａ，Ｂからは零相電流が与えられる。

自動電圧調整器６の出力監視用端子は、主電機子巻線１，１，１からの出力線に接続され、また自動電圧調整器６の出力端子は励磁機界磁巻線５に接続され、発電機の出力電圧に応じて励磁電流を制御することで出力電圧を設定電圧に保持する。

主電機子巻線１，１，１からの出力線には遮断器８が設けられ、それにより負荷との間を開閉する。その遮断器８は、補助接点ＡＣと、遮断器接点をトリップさせるためのトリップ回路９を備えている。

発電機の主電機子巻線１，１，１は、各相それぞれ２個の巻線で構成されており、それらの接続を変えることにより、発電機の出力電圧を４００Ｖ（又は４４０Ｖ）と２００Ｖ（又は２２０Ｖ）に切り換えができるようにしている。すなわち、発電機の出力電圧を４００Ｖ（又は４４０Ｖ）に設定する場合は、図４（イ）に示すように、各相２個の巻線をそれぞれ直列に接続し、２００Ｖ（又は２２０Ｖ）に設定する場合は、図４（ロ）に示すように、各相２個の巻線をそれぞれ並列に接続する。

本発明では、発電機の出力電圧が高い方の電圧（例えば、４００Ｖ）に設定されたとき、そのことを検出する高電圧設定検出手段を設ける。図５は、高電圧設定検出手段の一例を示し、出力電圧切換装置の切換板の取付位置をリミットスイッチで検出する方式のものである。

この出力電圧切換装置は、発電機の出力電圧を低い電圧（例えば、２００Ｖ）と高い電圧（例えば、４００Ｖ）とに切換えるものであり、図５（イ）は出力電圧切換装置を２００Ｖに設定した場合の状態、図５（ロ）は４００Ｖに設定した場合の状態を示している。出力電圧切換装置は、電気的絶縁材からなる取付基板１０を介し、開口部を有した出力制御盤の側面部に取り付けられる。取付基板１０の表面には、複数の切換端子１１〜１４Ｗが取り付けられている。この切換端子１１〜１４Ｗの取付ピッチは、２００Ｖ又は４００Ｖの出力電圧切換時に、後述する１種類の切換板１５で接続切換ができるように、隣接する切換端子１１〜１４Ｗ間のピッチは全て同一寸法となっている。各切換端子１１〜１４Ｗが取り付けられる取付基板１０の近傍部位には貫通孔１６が穿設されており、この貫通孔１６を貫通して切換端子接続板１７が、ボルト１８により、この切換端子１１〜１４Ｗに連結されている。その切換端子接続板１７は、発電機の出力線へと接続されている。

上述したように、接続切換は１種類の切換板１５で行うが、その切換板１５は、矩形板状の導電部材で、両先端部近傍にボルト貫通用の孔が穿設されている。そして、所望する発電機の出力電圧に対応させて、所定の切換端子１１〜１４Ｗの前面部にこの切換板１５を架け渡してボルト１９にて締結することにより、発電機の出力電圧切換えを行う。

なお、切換端子１１には、図４に示す巻線端子Ｏが接続され、切換端子１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗには、それぞれ巻線端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が接続され、切換端子１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗには、それぞれ巻線端子Ｘ，Ｙ，Ｚが接続され、切換端子１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗには、それぞれ巻線端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が接続されている。そして、図５（イ）の場合は、切換板１５により、切換端子１１，１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗを共通接続し、切換端子１２Ｕ，１４Ｕ、切換端子１２Ｖ，１４Ｖ、切換端子１２Ｗ，１４Ｗをそれぞれ接続することにより、図４（ロ）のような巻線接続を形成している。一方、図５（ロ）の場合は、切換板１５により、切換端子１３Ｕ，１４Ｕ、切換端子１３Ｖ，１４Ｖ、切換端子１３Ｗ，１４Ｗをそれぞれ接続することにより、図４（イ）のような巻線接続を形成している。

そこで、例えば、切換端子１３Ｖと切換端子１３Ｗの間の取付基板１０上に、ビス等によりにリミットスイッチ２０を取り付ける。そして、出力電圧を２００Ｖに設定するときは図５（イ）に示すように、リミットスイッチ２０の上に切換板１５が設けられるのに対して、出力電圧を４００Ｖに設定するときは、図５（ロ）に示すように、リミットスイッチ２０の上の切換板１５が取り外される。

その結果、リミットスイッチ２０は、出力電圧を２００Ｖに設定した時には、リミットスイッチ先端部２１が切換板１５に当接して押され、出力電圧を４００Ｖに設定した時には、切換板１５が外されてリミットスイッチ先端部２１が伸出することにより、スイッチ接点が開閉する。そのリミットスイッチ２０のオンオフにより高電圧に設定されていることを検出する。

なお、リミットスイッチ２０の取付け位置は、切換端子１３Ｖと切換端子１３Ｗの間だけでなく、設定電圧の違いにより切換板１５が設けられたり取り外されたりする位置であれば、他の切換端子の間でもよい。

本発明では、このような高電圧設定検出手段の出力に基づいて、高電圧に設定されていることを警報する。そして、作業者が該警報を確認して、確認ボタンを押すまで警報をし続ける。さらに、そのまま確認ボタンが押されなければ、発電機の励磁電流を抑えて出力電圧を設定値より低く抑制するようにした。

図１は、本発明の一実施例に係るエンジン発電機の制御回路を示す図である。図１において、ＨＶＳはリミットスイッチ２０の接点、ＬＬは設定電圧が低電圧であることを示す低電圧表示灯、ＨＬは設定電圧が高電圧であることを示す高電圧表示灯、ＥｘＲは励磁電源開閉リレーであり、図２における接点ＥｘＲａ1と常開接点ＥｘＲａ2とを有しており、それにより発電機の励磁電源を開閉する。ＫＢは上記確認ボタン、Ｂｚは高電圧に設定されていることを警報するためのブザー、ＢｚＲはブザーＢｚをオンオフさせるためのブザーリレー、ＢｚＲｂはその常閉接点、ＳＴＲは前記遮断器８をトリップさせたり、発電機を駆動するエンジンを停止させるために開閉するリレー、ＳＴＲａはその接点、ＣＢＲはリレーＳＴＲをオンオフするためのリレー、ＡＣは図２における遮断器補助接点、ＲＢはリセットボタンである。

なお、この制御回路の直流電源Ｖ_ＤＣは、エンジン発電機に内蔵されたバッテリー（図示せず）から与えるため、発電機の発電とは関係なく動作可能である。

出力電圧切換装置が図５（イ）のようにセットされて、発電機の出力電圧が２００Ｖに設定されると、リミットスイッチ２０の先端部２１は切換板１５に押される。その結果、接点ＨＶＳは下側に切り換わり、低電圧表示灯ＬＬが点灯して、出力電圧が２００Ｖに設定されていることを表示する。それと同時に、整流器Ｒ１を介してブザーリレーＢｚＲが付勢され、その常閉接点ＢｚＲｂが開いてブザーＢｚの鳴動を阻止するとともに、励磁電源開閉リレーＥｘＲが付勢され、その接点ＥｘＲａ1（図２）が閉じて発電機の励磁電源をオンにする。その結果、発電機は２００Ｖの出力電圧で通常の運転を行う。

一方、出力電圧切換装置が図５（ロ）のようにセットされて、発電機の出力電圧が４００Ｖに設定されると、リミットスイッチ２０の先端部２１が前方に伸出して、接点ＨＶＳは、図示のように上側に切り換わり、高電圧表示灯ＨＬが点灯して、出力電圧が４００Ｖに設定されていることを表示する。それと同時に、整流器Ｒ２，常閉接点ＢｚＲｂを介して、ブザーＢｚがオンになって警報を発する。また、その状態では励磁電源開閉リレーＥｘＲは付勢されないため、その接点ＥｘＲａ1（図２）は開いて発電機の励磁電源は供給されない。その結果、発電機の励磁は、電圧立ち上げ用永久磁石による励磁だけになるため、出力電圧は通常の半分程度に抑制される。

そのような状態で、作業員は、前記警報を聞いて、発電機の出力電圧が４００Ｖに設定されていることを再認識し、発電機に接続されている負荷の定格電圧が４００Ｖのものであることを確認した後、確認ボタンＫＢを押す。そのようにして確認ボタンＫＢが押されると、励磁電源開閉リレーＥｘＲが付勢され、その常開接点ＥｘＲａ2が閉じる。そして、常開接点ＥｘＲａ2が閉じると、ブザーリレーＢｚＲが付勢され、その常閉接点ＢｚＲｂが開いて、ブザーＢｚの鳴動を停止させる。

一方、ブザーＢｚが警報を発しても、作業員が負荷機器の定格電圧を確認せず、確認ボタンＫＢを押さずに発電機の遮断器を投入してしまう可能性もある。そこで、この実施例では、そのような状態で発電機の遮断器を投入しても、遮断器がトリップしたり、発電機を駆動するエンジンが停止して過大な電圧が負荷に印加されないように、リレーＳＴＲ，ＣＢＲを設けている。

すなわち、接点ＨＶＳが上側に切り換わり、高電圧表示灯ＨＬが点灯し、常閉接点ＢｚＲｂが閉じていて、ブザーＢｚが警報を発している状態で遮断器８（図２）が投入されると、遮断器補助接点ＡＣも閉じる。その結果、リレーＣＢＲが付勢されてその常開接点ＣＢＲａが閉じ、リレーＳＴＲが付勢される。そして、リレーＳＴＲの接点ＳＴＲａが遮断器８のトリップ回路９及びエンジン停止回路（図示せず）に接続されているため、リレーＳＴＲが付勢されると、遮断器８がトリップするとともにエンジンが停止する。なお、遮断器８のトリップとエンジンの停止は、必ずしも両方行う必要はなく、いずれか一方を行うだけでも安全は確保できる。

上記実施例１では、自動電圧調整器６に、励磁機界磁巻線５に流す電流の電源を、発電機固定子鉄心に巻装した励磁巻線７，７，７から得る場合で説明し、励磁巻線７，７，７と自動電圧調整器６との間に励磁電源開閉リレーの接点ＥｘＲａ1を設けた。しかし、それに限定されず、発電機出力線から励磁機界磁巻線５に流す電流の電源を得るようにした分巻型の励磁方式でも適用でき、その場合は、図３に示すように、励磁用電源を得る相間と自動電圧調整器６との間に励磁電源開閉リレーの接点ＥｘＲａ1を設ける。

また、実施例１では、発電機の出力電圧が高い方の電圧（例えば、４００Ｖ）に設定されたことを検出する高電圧設定検出手段として、図５に示したような、出力電圧切換装置の切換板の取付位置をリミットスイッチで検出する方式を用いた。しかし、それに限定されず、図６に示すように、任意の１相、例えば、Ｕ相の２個の巻線それぞれの先端間に電磁リレーＲを接続し、その接点を図１の制御回路における接点ＨＶＳとしてもよい。そのようにすれば、２個の巻線が直列接続されて高電圧に設定されているときだけ電磁リレーが動作するので、高電圧を検出できる。さらに、２個の巻線の先端間の電圧差を電子的に検出して接点ＨＶＳを動作させるようにしてもよい。

また、実施例１では、出力電圧が高い方の電圧に設定されたときの警報として、ブザーＢｚを鳴らすようにしたが、周囲の騒音が大きい現場では、ブザーの音が聞こえない場合がある。そこで、ブザーＢｚを鳴らすことに代えて、あるいは、ブザーＢｚを鳴らすことに加えて、高電圧表示灯ＨＬを点滅させることにより警報を発するようにしてもよい。その場合、高電圧表示灯ＨＬの点滅は、確認ボタンＫＢが押されたら停止させ、その後は点灯させたままの状態にする。

本発明の一実施例に係るエンジン発電機の制御回路を示す図である。 本発明の一実施例に係るエンジン発電機の概略回路図である。 本発明の他の実施例に係るエンジン発電機の概略回路図である。 それぞれの設定電圧における発電機主電機子巻線の接続を示す図である。 高電圧設定検出手段の一例を示す図である。 高電圧設定検出手段の他の例を示す図である。

符号の説明

１…主電機子巻線
２…主界磁巻線
３…回転整流器
４…励磁機電機子巻線
５…励磁機界磁巻線
６…自動電圧調整器
７…励磁巻線
８…遮断器
ＲＢ…リセットボタン
ＨＶＳ…接点
ＬＬ…低電圧表示灯
ＨＬ…高電圧表示灯
ＫＢ…確認ボタン
ＥｘＲ…励磁電源開閉リレー
ＥｘＲａ1…励磁電源開閉リレーの接点
Ｂｚ…ブザー
ＢｚＲ…ブザーリレー

Claims (5)

1. 出力電圧を複数の値に設定可能な電圧設定手段を有するエンジン発電機において、
   前記電圧設定手段が高い電圧に設定されたことを検出する高電圧設定検出手段と、該高電圧設定検出手段の出力に基づいて、高電圧に設定されていることを警報する警報手段と、該警報手段の警報を確認したことを入力する警報確認入力手段と、該警報確認入力手段が操作されたとき前記警報を停止させる警報停止手段とを備えたことを特徴とするエンジン発電機。
2. 前記電圧設定手段が高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないとき、発電機の出力電圧を設定値より低く抑制する出力電圧抑制手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン発電機。
3. 前記出力電圧抑制手段は、発電機の励磁電流を抑制することにより出力電圧を低くすることを特徴とする請求項２に記載のエンジン発電機。
4. 前記電圧設定手段が高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないまま、負荷を接続する遮断器が投入されたとき、該遮断器をトリップさせる手段を備えたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載のエンジン発電機。
5. 前記電圧設定手段が高い電圧に設定された状態で、前記警報確認入力手段が操作されないまま、負荷を接続する遮断器が投入されたとき、発電機を駆動するエンジンを停止させる手段を備えたことを特徴とする請求項１，２，３又は４に記載のエンジン発電機。

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