JP2011050180A

JP2011050180A - エンジンシステム

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Publication number: JP2011050180A
Application number: JP2009196582A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Fujisawa; 俊暢藤澤; Tatsuya Kono; 達也河野; Masaaki Ono; 雅章小野
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-27
Also published as: WO2011024668A1; EA201270324A1; AU2010287762A1; CN102483635A; US20120153637A1; CN102483635B; JP5345019B2; EP2472346A1; EP2472346B1; EP2472346A4; EA020366B1; AU2010287762B2; US8487457B2

Abstract

【課題】仕様変更する電源電圧が想定電圧よりも高い電圧となる場合において、別途変圧器を設けることなく、交流電源からの電源電圧の仕様変更を低コストで実現することができるエンジンシステムを提供する。
【解決手段】エンジンシステム１００は、変圧器１３０と、受電機器１４０と、切換器１５０とを備え、切換器１５０は、受電機器１４０の一方の受電端子１４１に接続される切換端子１５１に対して、一次側１３１の一方の端子１３４に接続される第１端子１５２と、分岐端子１３６に接続される第２端子１５３とのうちいずれかに接続するものであり、受電機器１４０の他方の受電端子１４２と、一次側１３１の他方の端子１３５とが接続されており、一次側１３１と交流電源２００とが導通するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンからの出力を電気エネルギーや熱エネルギーなどのエネルギーに変換して得られたエネルギーを外部に供給するエンジンシステム、特に、エンジンを始動させるセルモータに対して駆動電圧を出力する始動用変圧器を備えたエンジン発電システムやエンジンヒートポンプシステムなどのエンジンシステムに関する。

従来のエンジンシステムにおいては、例えば、交流電源からの電源電圧が供給される電源ライン（例えば、日本仕様でＡＣ２００Ｖライン、欧州仕様でＡＣ２３０Ｖ又はＡＣ２４０Ｖライン）と、交流電源からの電源電圧を降圧した電圧が供給されるシステムライン（例えば、ＤＣ２４Ｖライン）とが設けられる場合がある。

このうち、システムラインは、一般的に、交流電源からの電源電圧（例えば日本仕様でＡＣ２００Ｖ）を変圧器によって降圧し、該変圧器にて降圧した交流電圧を整流することによって直流電圧（例えばＤＣ２４Ｖ）を得る。このシステムラインには、通常は、エンジンを始動させるセルモータが接続される。システムラインに接続されるものとしては、この他に、例えば、制御装置、リレーや電磁弁等の電気機器を挙げることができる。

また、電源ラインに接続されるものとしては、例えば、交流電源から供給される電圧を受電する冷却水ポンプや冷却ファン等のモータ類といった受電機器を挙げることができる。

ところで、仕向地の異なるエンジンシステムを生産するにあたっては、生産コストを低減させるという観点から、システムの構成要素として仕向地に関係なく共通のものをできるだけ多く使用することが行われている。即ち、仕向地（例えば日本向けや欧州向け）によって、交流電源からの電源電圧の仕様（例えば、日本向けでＡＣ２００Ｖ仕様、欧州向けでＡＣ２３０Ｖ仕様又はＡＣ２４０Ｖ仕様）を変更するために、エンジンシステムの構成要素の変更を最小限に抑えることが行われている。

例えば、システムラインに対しては、交流電源からの電源電圧が供給される変圧器を、巻線の一部を一次側と二次側とで共用する単巻変圧器とし、分路巻線経路における両端子間と、一次側の経路における両端子間とで、仕様変更する電源電圧（例えば、日本仕様で分路巻線経路における両端子間にＡＣ２００Ｖ、欧州仕様で一次側の経路における両端子間にＡＣ２３０Ｖ又はＡＣ２４０Ｖ）を入力し、二次側で一定の電圧（例えばＤＣ２４Ｖ）を出力することで、仕向地によって、交流電源からの電源電圧の仕様を変更することができる。

かかる関連技術分野における参考文献として下記特許文献１のものがある。即ち、特許文献１には、巻線の一部を一次側と二次側とで共用する単巻変圧器と可変交流電源との組合せからなり、交流電源側、即ち一次側電圧が変化しても、負荷側、即ち二次側の電圧を一定に保つ構成とされた二次側電圧の調整回路が開示されている。

一方、電源ラインに対しては、基本的に交流電源から供給される電圧が受電機器に直接的に供給されるため、仕向地によって、交流電源からの電源電圧の仕様を変更するためには、システムラインに利用される変圧器と交流電源との間に、別途の変圧器を設ける必要がある。しかしながら、この構成では、仕向地によって、交流電源からの電源電圧の仕様を変更できるものの、その分だけ、製造コストが嵩んでしまう。かといって電源ラインに対して、交流電源からの電源電圧の仕様を変更しないと、受電機器自身の性能や受電機器の動作に支障をきたす。

特に、仕様変更する電源電圧が、想定電圧（例えば日本向け受電機器が許容する電圧ＡＣ２００Ｖ）よりも高い電圧（例えば欧州向けＡＣ２３０又はＡＣ２４０Ｖ）となる場合には、受電機器に許容電圧を超える電圧が供給される場合があるため、好ましくない。

よって、電源ラインに対しても、別途の変圧器を設けることなく、システムラインに利用される変圧器を利用することで、仕向地によって、交流電源からの電源電圧の仕様を変更することが望まれている。

特開平１１−１６４５５９号公報

そこで、本発明は、仕様変更する電源電圧が想定電圧よりも高い電圧となる場合において、別途の変圧器を設けることなく、交流電源からの電源電圧の仕様変更を低コストで実現することができるエンジンシステムを提供すること目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、エンジンを始動させるセルモータと、前記セルモータへの駆動電圧を二次側の出力とし、かつ、一次側の経路の途中に分岐端子を設けた変圧器と、交流電源から供給される電圧を受電する受電機器と、前記受電機器の一方の受電端子に接続される切換端子に対して、前記一次側の経路における両端子のうち一方の端子に接続される第１端子と、前記変圧器における前記分岐端子に接続される第２端子とのうちいずれかの端子に接続する切換器とを備え、前記受電機器の他方の受電端子と、前記一次側の経路における両端子のうち他方の端子とが接続されており、前記一次側の経路における両端子と前記交流電源とが導通するように構成されていることを特徴とするエンジンシステムを提供する。

本発明に係るエンジンシステムによれば、別途の変圧器を設ける代わりに前記切換器を設けるだけなので、低コストである。

そして、前記変圧器における両端子間の一次側の電圧が前記交流電源からの電源電圧とされ、前記変圧器の分路巻線経路における両端子間の二次側の電圧が前記受電機器に印加される電圧とされている。また、前記変圧器が単巻変圧器とされているので、前記変圧器の分路巻線経路における両端子間の電圧を前記変圧器における両端子間の電圧よりも低く抑えることができる。

これにより、例えば、前記変圧器の分路巻線経路における両端子間の電圧を想定電圧（前記受電機器の許容電圧）程度にしておけば、仕様変更する電源電圧が想定電圧よりも高い電圧となる場合に、前記切換器によって、前記受電機器の前記一方の受電端子と、前記変圧器における前記分岐端子とを接続することで、仕様変更する電源電圧を前記変圧器の分路巻線経路における両端子間で想定電圧程度に抑えることができる。

本発明に係るエンジンシステムにおいて、前記一次側の経路における両端子と前記交流電源とを導通させる場合に、前記切換器によって、前記受電機器の前記一方の受電端子と前記変圧器における前記分岐端子とを接続させるように構成されている態様を例示できる。

この態様では、前記一次側の経路における両端子と前記交流電源とを導通させる場合に、即ち、前記エンジンを始動させるにあたって、前記切換器によって前記受電機器の前記一方の受電端子と前記変圧器における前記分岐端子とを接続させるので、前記エンジンを始動させるタイミングに合わせて、仕様変更する電源電圧を想定電圧（例えば前記受電機器の許容電圧）程度に抑えることができる。

以上説明したように、本発明によると、仕様変更する電源電圧が想定電圧よりも高い電圧となる場合において、別途の変圧器を設けることなく、交流電源からの電源電圧の仕様変更を低コストで実現することが可能なエンジンシステムを提供することができる。

本発明に係るエンジンシステムの一実施形態を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るエンジンシステム１００を示す概略構成図である。図１に示すエンジンシステム１００は、エンジン１１０と、セルモータ１２０と、変圧器１３０と、受電機器１４０と、切換器（ここでは切換リレー）１５０と、制御装置１６０とを備えている。

セルモータ１２０は、エンジン１１０を始動させるものである。変圧器１３０は、巻線の一部を一次側１３１と二次側１３２ｂとで共用するものであり、直列巻線と分路巻線で構成されている。

この変圧器１３０は、セルモータ１２０への駆動電圧Ｖｄを二次側１３２ａの出力（システムライン）とし、かつ、一次側１３１の経路１３３の途中に分岐端子１３６が設けられており、分路巻線経路における両端子１３５，１３６間が一次側１３１と共用する共用二次側１３２ｂとされている。ここで、変圧器１３０の分路巻線経路における両端子１３５，１３６間の電圧Ｖｃは想定電圧（例えば日本向け受電機器１４０が許容する電圧ＡＣ２００Ｖ）とされている。

受電機器１４０は、交流電源２００から供給される電圧を受電するものであり、電源ラインに接続されるようになっている。受電機器１４０は、冷却水ポンプや冷却ファン等のモータ類といった補機類とされている。切換器１５０は、受電機器１４０の一方の受電端子１４１に接続される切換端子１５１に対して、変圧器１３０の一次側１３１の経路１３３における両端子１３４，１３５のうち一方の端子１３４に接続される第１端子１５２と、変圧器１３０における分岐端子１３６に接続される第２端子１５３とを選択的に切り換えるものである。

このエンジンシステム１００は、ここでは、エンジン１１０からの出力を電力に変換して得られた電力を電力負荷３００に供給し、かつ、商用電力系統の交流電源２００と系統連系するエンジンシステムである。詳しくは、エンジンシステム１００は、さらに、発電機１７０と、開閉リレー１８０と、遮断器１９０とを備えている。

変圧器１３０は、二次側１３２ａがセルモータ１２０に接続されており、二次側１３２ａの駆動電圧Ｖｄをセルモータ１２０に供給する。セルモータ１２０は、駆動電圧Ｖｄが供給されることにより、エンジン１１０を始動させる。発電機１７０は、エンジン１１０の出力を電力に変換して得られた電力を電力負荷３００及び交流電源２００に供給する。

また、変圧器１３０は、一次側１３１の経路１３３における両端子１３４，１３５が交流電源２００に接続されており、交流電源２００からの電源電圧Ｖａが供給される。

そして、受電機器１４０の他方の受電端子１４２と、変圧器１３０の一次側１３１の経路１３３における両端子１３４，１３５のうち他方の端子１３５に接続された他方の電源ラインとが接続されている。

また、エンジンシステム１００は、変圧器１３０の一次側１３１の経路１３３における両端子１３４，１３５と交流電源２００とが導通する状態と遮断する状態とをとり得るように構成されている。ここでは、変圧器１３０の一次側１３１の経路１３３における両端子１３４，１３５の少なくとも一方（図示例では端子１３４）と電力負荷３００との間の電源ライン（図示例では一方の電源ライン）に開閉リレー１８０が設けられている。なお、ここでは、開閉リレー１８０と電力負荷３００との間及び経路１３３の他方の端子１３５と電力負荷３００との間の双方に遮断器（具体的にはマグネットサーキットブレーカー）１９０が設けられている。

制御装置１６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理部１６１と、記憶部１６２とを備えている。記憶部１６２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶メモリを含み、各種制御プログラムや必要な関数およびテーブルや、各種のデータを記憶するようになっている。

制御装置１６０は、切換器１５０及び開閉リレー１８０を作動制御するように構成されている。

制御装置１６０は、切換器１５０が切換端子１５１及び第１端子１５２を接続する第１接続状態（図１の実線で示す状態）と、切換端子１５１及び第２端子１５３を接続する第２接続状態（図１の破線で示す状態）とをとり得るように該切換器１５０を作動制御する構成とされている。これにより、制御装置１６０から切換器１５０が第１接続状態となる信号（例えばＯＦＦ信号）が該切換器１５０へ送られると、該切換器１５０が第１接続状態となり、受電機器１４０の一方の受電端子１４１と、変圧器１３０における一次側１３１の一方の端子１３４に接続された一方の電源ラインとが接続される。また、制御装置１６０から切換器１５０が第２接続状態となる信号（例えばＯＮ信号）が該切換器１５０へ送られると、該切換器１５０が第２接続状態となり、受電機器１４０の一方の受電端子１４１と変圧器１３０における分岐端子１３６とが接続される。なお、切換器１５０は、人為操作により第１接続状態と第２接続状態とを切り換えるようになっていてもよい。

また、制御装置１６０は、開閉リレー１８０が変圧器１３０の一次側１３１における両端子１３４，１３５と交流電源２００とを導通する導通状態と、変圧器１３０の一次側１３１における両端子１３４，１３５と交流電源２００との導通を遮断する遮断状態とをとり得るように該開閉リレー１８０を作動制御する構成とされている。これにより、制御装置１６０から開閉リレー１８０が導通状態となる信号（例えばＯＮ信号）が該開閉リレー１８０へ送られると、該開閉リレー１８０が導通状態となり、変圧器１３０の一次側１３１における両端子１３４，１３５と交流電源２００とが導通される。また、制御装置１６０から開閉リレー１８０が遮断状態となる信号（例えばＯＦＦ信号）が該開閉リレー１８０へ送られると、該開閉リレー１８０が遮断状態となり、変圧器１３０の一次側１３１における両端子１３４，１３５と交流電源２００との導通が遮断される。

本実施の形態では、制御装置１６０は、変圧器１３０の一次側１３１における両端子１３４，１３５と交流電源２００とが導通して（ここでは、開閉リレー１８０が導通状態となって）、エンジンシステム１００が運転状態になったとき、切換器１３０が第２接続状態（図１の破線で示す状態）となるように構成されている。これにより、受電機器１４０の一方の受電端子１４１と変圧器１３０における分岐端子１３６とが接続され、受電機器１４０に接続される両端子１４１，１４２の間に印加される電圧Ｖｂが、想定電圧Ｖｃ（例えばＡＣ２００Ｖ）となる。

一方、制御装置１６０は、変圧器１３０の一次側１３１における両端子１３４，１３５と交流電源２００とが導通せず（ここでは、開閉リレー１８０が遮断状態となって）、エンジンシステム１００が待機状態になったとき、切換器１３０が第２接続状態でない状態、ここでは第１接続状態（図１の実線で示す状態）となるように構成されている。なお、第１状態では、受電機器１４０の一方の受電端子１４１と変圧器１３０における一次側１３１の一方の端子１３４に接続された一方の電源ラインとが接続され、受電機器１４０に接続される両端子１４１，１４２には、想定電圧（例えばＡＣ２００Ｖ）よりも高い電圧Ｖａ（例えばＡＣ２３０又はＡＣ２４０Ｖ）が印加されることになるが、このとき、エンジンシステム１００が待機状態になっており、受電機器１４０に対して電圧Ｖａが供給されないため、受電機器１４０への影響はない。

以上説明したエンジンシステム１００によれば、別途の変圧器を設ける代わりに切換器１５０を設けるだけなので、低コストである。

そして、変圧器１３０における両端子１３４，１３５間の一次側の電圧が交流電源２００からの電源電圧Ｖａとされ、変圧器１３０の分路巻線経路における両端子１３５，１３６間の共用二次側１３２ｂの電圧Ｖｃが受電機器１４０の許容電圧とされている。また、変圧器１３０が単巻変圧器とされているので、変圧器１３０の分路巻線経路における両端子１３５，１３６間の共用二次側１３２ｂの電圧Ｖｃを変圧器１３０における両端子１３４，１３５間の電圧Ｖａよりも低く抑えることができる。

このように、変圧器１３０の分路巻線経路における両端子１３５，１３６間の共用二次側１３２ｂの電圧Ｖｃを想定電圧（受電機器１４０の許容電圧）にしておけば、仕様変更する電源電圧Ｖａが想定電圧（例えば日本向け受電機器１４０の許容電圧ＡＣ２００Ｖ）よりも高い電圧（例えば欧州向けＡＣ２３０又はＡＣ２４０Ｖ）となる場合に、切換器１５０によって、受電機器１４０の一方の受電端子１４１と、変圧器１３０における分岐端子１３６とを接続することで、仕様変更する電源電圧Ｖａ（例えば欧州向けＡＣ２３０又はＡＣ２４０Ｖ）を変圧器１３０の分路巻線経路における両端子１３５，１３６間の共用二次側１３２ｂで想定電圧（例えば日本向け受電機器１４０の許容電圧ＡＣ２００Ｖ）に抑えることができる。

従って、本発明の実施形態に係るエンジンシステム１００によると、仕様変更する電源電圧Ｖａが想定電圧（例えば日本向け受電機器１４０の許容電圧ＡＣ２００Ｖ）よりも高い電圧（例えば欧州向けＡＣ２３０又はＡＣ２４０Ｖ）となる場合において、別途の変圧器を設けることなく、電源電圧Ｖａの仕様変更を低コストで実現することができる。

また、本実施の形態では、変圧器の一次側１３１における両端子１３４，１３５と交流電源２００とを導通させるときに、即ち、エンジン１１０を始動させるときに、切換器１５０によって受電機器１４０の一方の受電端子１４１と変圧器１３０における分岐端子１３６とを接続させるので、エンジン１１０を始動させるタイミングに合わせて、仕様変更する電源電圧Ｖａ（例えば欧州向けＡＣ２３０又はＡＣ２４０Ｖ）を想定電圧（例えば日本向け受電機器１４０の許容電圧ＡＣ２００Ｖ）に抑えることができる。

１００エンジンシステム
１１０エンジン
１２０セルモータ
１３０変圧器
１３１変圧器の一次側
１３２ａ変圧器の二次側
１３２ｂ変圧器の一次側と共用する共用二次側
１３３変圧器の一次側の経路
１３４変圧器の一次側の経路における一方の端子
１３５変圧器の一次側の経路における他方の端子
１３６変圧器の一次側の分岐端子
１４０受電機器
１４１受電機器の一方の受電端子
１４２受電機器の他方の受電端子
１５０切換器
１５１切換端子
１５２第１端子
１５３第２端子
２００交流電源
Ｖａ電源電圧
Ｖｂ受電機器に印加される電圧
Ｖｃ分路巻線経路の両端子間の電圧
Ｖｄ駆動電圧

Claims

エンジンを始動させるセルモータと、
前記セルモータへの駆動電圧を二次側の出力とし、かつ、一次側の経路の途中に分岐端子を設けた変圧器と、
交流電源から供給される電圧を受電する受電機器と、
前記受電機器の一方の受電端子に接続される切換端子に対して、前記一次側の経路における両端子のうち一方の端子に接続される第１端子と、前記変圧器における前記分岐端子に接続される第２端子とのうちいずれかの端子に接続する切換器と
を備え、
前記受電機器の他方の受電端子と、前記一次側の経路における両端子のうち他方の端子とが接続されており、
前記一次側の経路における両端子と前記交流電源とが導通するように構成されていることを特徴とするエンジンシステム。
請求項１に記載のエンジンシステムであって、
前記一次側の経路における両端子と前記交流電源とを導通させる場合に、前記切換器によって、前記受電機器の前記一方の受電端子と前記変圧器における前記分岐端子とを接続させるように構成されていることを特徴とするエンジンシステム。