JP2014222983A - エンジン発電機 - Google Patents

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Katsuaki Tanaka
克明 田中
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【課題】高電圧出力と低電圧出力との切り替えを容易に行えるとともに、発電機電圧の調整幅を十分に取ることができるエンジン発電機を提供する。【解決手段】自動電圧調整器15の電圧調整用可変抵抗器16として第1の可変抵抗器21と第2の可変抵抗器22とを設けるとともに、電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器のみを使用する第1運転モードと、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器及び第2の可変抵抗器を直列に接続して使用する第2運転モードとに切り替えることによって高電圧出力運転モードと低電圧出力運転モードとを切り替える運転モード切替スイッチ24を設ける。さらに、第1の可変抵抗器の抵抗値と第2の可変抵抗器の抵抗値とを、操作盤の前面に設けた一つの操作部によって同時に調整可能に形成する。【選択図】図1

Description

本発明は、エンジン発電機に関し、詳しくは、電圧調整用可変抵抗器の抵抗値を調整することによって高電圧出力運転と低電圧出力運転とを切り替えて運転するエンジン発電機に関する。
可搬式のエンジン発電機は、設置場所に応じて様々な負荷に電力を供給しなければならないため、例えば、モータなどの動力用電源として使用される三相交流200Vの高電圧を出力する運転と、照明などの電灯用電源として使用される単相交流100Vの低電圧を出力する運転とを、同期発電機の巻線の接続状態を変更することによって切替可能に形成しているものが多い(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001−57764号公報
一方、同期発電機の巻線の接続状態を変更することなく、三相4線式の同期発電機における出力端子の接続状態を変更するとともに、電圧自動調整器の設定電圧を変更して同期発電機の電圧を調整することにより、200Vの高電圧出力と100Vの低電圧出力とを切り替えることが可能である。しかし、200Vの高電圧出力の場合は、U−Vなどの相間電圧を200Vに調整すればよいが、100Vの低電圧出力の場合は、U−Vなどの相間電圧を173Vに調整したときにU−Oなどの相電圧が100Vになる。
同期発電機のU−Vなどの相間電圧を200Vと173Vとに切り替えるためには、電圧自動調整器に設けられている電圧調整用可変抵抗器の抵抗値を変化させる必要があるが、例えば、電圧調整用可変抵抗器の抵抗値と同期発電機の発電電圧との関係が反比例の関係にある場合は、一つの可変抵抗器では抵抗値の調整を十分に行うことができず、低電圧出力時の電圧調整幅が狭くなってしまうことがあった。
そこで本発明は、高電圧出力と低電圧出力との切り替えを容易に行えるとともに、発電機電圧の調整幅を十分に確保することができるエンジン発電機を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明のエンジン発電機における第1の構成は、出力端(U,V,W)及び中性点(O)を有する三相4線式の同期発電機と、該同期発電機の発電電圧を、電圧調整用可変抵抗器で設定した電圧に自動調整する電圧自動調整器と、出力端(U,V)間、出力端(V,W)間、出力端(U,W)間からそれぞれ高電圧を出力する高電圧出力運転モードと、出力端(U)と中性点(O)との間、出力端(V)と中性点(O)との間、出力端(W)と中性点(O)との間からそれぞれ低電圧を出力する低電圧出力運転モードとを、前記電圧調整用可変抵抗器の抵抗値を調整することによって切替可能としたエンジン発電機において、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを設けるとともに、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器のみを使用する第1運転モードと、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器及び第2の可変抵抗器を直列に接続して使用する第2運転モードとに切り替えることによって前記高電圧出力運転モードと前記低電圧出力運転モードとを切り替える運転モード切替スイッチを設けたことを特徴としている。
さらに、本発明のエンジン発電機は、前記第1の構成において、前記第1の可変抵抗器の抵抗値と第2の可変抵抗器の抵抗値とが、操作盤の前面に設けた一つの操作部によって同時に調整されることを特徴としている。また、前記第2の可変抵抗器と直列に第3の抵抗器を設け、特に、該第3の抵抗器が、操作盤の内部に設けた操作部によって抵抗値を調整可能な可変抵抗器であることを特徴としている。
また、本発明のエンジン発電機における第2の構成は、出力端(U,V,W)及び中性点(O)を有する三相4線式の同期発電機と、該同期発電機の発電電圧を、電圧調整用可変抵抗器で設定した電圧に自動調整する電圧自動調整器と、出力端(U,V)間、出力端(V,W)間、出力端(U,W)間からそれぞれ高電圧を出力する高電圧出力運転モードと、出力端(U)と中性点(O)との間、出力端(V)と中性点(O)との間、出力端(W)と中性点(O)との間からそれぞれ低電圧を出力する低電圧出力運転モードとを、前記電圧調整用可変抵抗器の抵抗値を調整することによって切替可能としたエンジン発電機において、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを設けるとともに、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを並列に接続して使用する第1運転モードと、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを直列に接続して使用する第2運転モードとに切り替えることによって前記高電圧出力運転モードと前記低電圧出力運転モードとを切り替える運転モード切替スイッチを設けたことを特徴としている。
さらに、本発明のエンジン発電機は、前記第2の構成において、前記第1の可変抵抗器の抵抗値と第2の可変抵抗器の抵抗値とが、操作盤の前面に設けた一つの操作部によって同時に調整されることを特徴としている。また、前記第2運転モードでは、前記第1の可変抵抗器と前記第2の可変抵抗器と第3の可変抵抗器とを直列に接続することを特徴とし、特に、前記第3の抵抗器が、操作盤の内部に設けた操作部によって抵抗値を調整可能な可変抵抗器であることを特徴としている。
本発明のエンジン発電機の第1の構成によれば、第1運転モードでは、第1の可変抵抗器のみを電圧調整用に使用するので、第1の可変抵抗器の抵抗調整幅を適宜設定することにより、一般的なエンジン発電機と同様に電圧調整用可変抵抗器を操作して発電電圧を調整することができる。また、第2運転モードでは、第1、第2の各可変抵抗器を直列に接続するので、第2の可変抵抗器の抵抗値を適宜設定することにより、第1運転モードから第2運転モードに切り替えた際に、電圧調整用可変抵抗器を操作することなく、第2運転モードに対応した抵抗値にすることができ、同期発電機の発電電圧を第2運転モードに対応した電圧に設定することができる。さらに、例えば、電圧調整用可変抵抗器の抵抗値と同期発電機の発電電圧との関係が反比例の関係にある場合、高電圧出力時には、第1の可変抵抗器のみの抵抗値調整幅で十分な電圧調整幅を得ることができ、低電圧出力時には、第1の可変抵抗器の抵抗値調整幅に第2の可変抵抗器の抵抗値調整幅が加わるので、低電圧出力時でも十分な電圧調整幅を確保することができる。
また、本発明のエンジン発電機の第2の構成によれば、第1運転モードでは、第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを並列に接続して使用し、第2運転モードでは、第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを直列に接続して使用するようにしているので、第1運転モードでの電圧調整用可変抵抗器の抵抗値の調整幅と、第2運転モードでの電圧調整用可変抵抗器の抵抗値の調整幅とを適宜設定することにより、第1運転モード及び第2運転モードにおける電圧調整幅を十分に確保できる。
また、第1の可変抵抗器の抵抗値と第2の可変抵抗器の抵抗値とを一つの操作部で同時に調整できるように形成することにより、第1の可変抵抗器の抵抗値と第2の可変抵抗器の抵抗値とを別々に調整する場合に比べて操作性を大幅に向上させることができる。さらに、第1の可変抵抗器及び第2の可変抵抗器は、操作盤の前面から操作可能とすることにより、エンジン発電機の設置場所での電圧調整を容易に行うことができる。また、第1の可変抵抗器と、第2の可変抵抗器と、第3の抵抗器とを直列に設け、第3の抵抗器の抵抗値を適宜設定することにより、第2運転モードで必要な抵抗値を容易に確保することができる。さらに、第3の抵抗器を、操作盤の内部に設けた操作部によって抵抗値を調整可能な可変抵抗器にすることにより、第3の可変抵抗器を工場出荷時における基準電圧調整用、第1の可変抵抗器及び第2の可変抵抗器を現場での電圧微調整用に使い分けることができる。
本発明のエンジン発電機の第1形態例を示すもので、高電圧出力運転モード時の状態を示す回路図である。 同じく低電圧出力運転モード時の状態を示す回路図である。 本発明のエンジン発電機に設けられる操作盤の一例を示す正面図である。 図3のIV−IV断面図である。 一つの可変抵抗器で高電圧出力運転モードと低電圧出力運転モードとを切り替えたときの可変抵抗器の抵抗値と発電機の電圧との関係を示す図である。 第1、第2、第3の可変抵抗器を使用して高電圧出力運転モードと低電圧出力運転モードとを切り替えたときの可変抵抗器の抵抗値と発電機の電圧との関係を示す図である。 本発明のエンジン発電機の第2形態例を示すもので、高電圧出力運転モード時の状態を示す回路図である。 同じく低電圧出力運転モード時の状態を示す回路図である。
以下の本形態例の説明では、第1の運転モードを、出力端(U,V)間、出力端(V,W)間、出力端(U,W)間の発電機電圧をそれぞれ交流200Vにして三相4線式交流200Vを出力する高電圧出力運転モードとし、第2の運転モードを、出力端(U,V)間、出力端(V,W)間、出力端(U,W)間の発電機電圧をそれぞれ交流173Vにして出力端Uと中性点Oとの間、出力端Vと中性点Oとの間、出力端Wと中性点Oとの間からそれぞれ単相交流100Vを出力する低電圧出力運転モードとして説明する。また、本形態例では、電圧調整用可変抵抗器の抵抗値と同期発電機の発電電圧との関係が反比例する自動電圧調整器を用いている。
図1乃至図4は、本発明のエンジン発電機の第1形態例を示すもので、エンジン発電機に設けられた同期発電機11は、3個の電機子巻線X,Y,Zを中性点Oに対してY型に結線した三相4線式であって、各電機子巻線X,Y,Zの出力端U,V,W及び前記中性点Oには、主電源用遮断器12を介して主出力端子13u,13v,13w,13oがそれぞれ接続されている。さらに、同期発電機11には、界磁巻線14の電流を調節することによって同期発電機11の発電電圧をあらかじめ設定された設定電圧に自動調整する自動電圧調整器(AVR)15が設けられており、該自動電圧調整器15には、設定電圧を調節するための電圧調整用可変抵抗器16が設けられている。
電圧調整用可変抵抗器16は、第1の可変抵抗器(r1)21と、第2の可変抵抗器(r2)22と、第3の可変抵抗器(r3)23とを備えるとともに、主出力端子13u,13v,13w,13oから三相4線式交流200Vを出力する高電圧出力運転モードと、主出力端子13u,13v,13wと中性点13oとの組み合わせで単相交流100Vを出力する低電圧出力運転モードとを切り替えるための運転モード切替スイッチ24を備えている。
運転モード切替スイッチ24は、図1に示すように、第1の可変抵抗器21のみを使用する第1回路25と、図2に示すように、第1の可変抵抗器21、第2の可変抵抗器22及び第3の可変抵抗器23を直列に接続して使用する第2回路26とを切り替えるものであって、第1回路25に切り替えたときに高電圧出力運転モードとなり、第2回路26に切り替えたときに低電圧出力運転モードとなるように形成されている。
また、第1の可変抵抗器21と第2の可変抵抗器22とは、エンジン発電機の運転操作を行うための機器を備えた操作盤27の前面に設けられた一つの操作部である電圧加減器28によって同時に抵抗値を調整できる一軸2連式の可変抵抗器が用いられており、第3の可変抵抗器23は、操作盤27の内部に設けられた操作部29によって抵抗値を調整できるように形成されている。
図5及び図6は、本形態例における自動電圧調整器15の電圧調整用可変抵抗器16の抵抗値(Ω)と、同期発電機11の発電機電圧(V)とが反比例の関係にあるときの両者の関係を示すもので、図5では、抵抗値の調整範囲が0〜1000Ωの可変抵抗器を使用して発電機電圧を高電圧出力運転モードの200Vに調整するときと、発電機電圧を低電圧出力運転モードの173Vに調整するときとにおける発電機電圧の調整幅を示している。
図5に示すように、高電圧出力運転モードにおける発電機電圧は、前記可変抵抗器の抵抗値を最小抵抗値の0Ωに調整したときに約235Vになり、最大抵抗値の1000Ωに調整したときに約188Vとなり、抵抗値が約600Ωのときに基準電圧の200Vになる。したがって、この際の電圧調整幅は約47Vになる。一方、この可変抵抗器に2100Ωの抵抗を直列に追加して低電圧出力運転モードにした場合、最小抵抗値の2100Ωで約177V、最大抵抗値の3100Ωで約171Vとなり、抵抗値が約2700Ωのときに173V、すなわち相電圧が100Vになる。したがって、この際の電圧調整幅は約6Vしかないことになり、同期発電機の電圧調整範囲に関する規格を満足しないおそれがある。
図6は、前記第1の可変抵抗器21には、図5で使用した可変抵抗器と同様に、抵抗値の調整範囲が0〜1000Ωの可変抵抗器を使用するとともに、第2の可変抵抗器22として抵抗値の調整範囲が0〜2000Ωの可変抵抗器を、第3の可変抵抗器23として抵抗値の調整範囲が0〜1000Ωの可変抵抗器を、それぞれ使用した例を示している。なお、第3の可変抵抗器23の抵抗値は900Ωに設定して使用している。
この場合、高電圧出力運転モードでは、第1の可変抵抗器21のみを使用するので、図5の場合と同様に、最小抵抗値の0Ωで約235V、最大抵抗値の1000Ωで約188V、抵抗値が約600Ωで基準電圧の200Vになり、電圧調整幅は約47Vになる。一方、低電圧出力運転モードでは、全ての可変抵抗器21,22,23を直列に接続するので、合成した抵抗値の調整範囲は900〜3900Ωになる。この場合、最小合成抵抗値の900Ωで約192V、最大合成抵抗値の3900Ωで約168Vになり、合成抵抗値を約2700Ωに調整することによって発電機電圧を基準電圧の173V、すなわち相電圧を100Vにすることができる。したがって、各可変抵抗器21,22,23を直列に接続して使用することにより、電圧調整幅を前述の約6Vから約24Vに大幅に拡げることができ、同期発電機の電圧調整範囲に関する規格を十分に満足することができる。
このように、運転モード切替スイッチ24を切り替えることによって高電圧出力運転モードと低電圧出力運転モードとを容易に切り替えることができるとともに、第1の可変抵抗器21に、適当な抵抗値調整幅を有する第2の可変抵抗器22を直列に接続し、抵抗値の調整幅を大きくすることにより、発電機電圧の調整幅を拡げることができる。さらに、第1の可変抵抗器21と第2の可変抵抗器22とを一軸2連式で形成することにより、操作盤27の前面の電圧加減器28を操作するだけで、発電機電圧の調整を容易に行うことができる。
また、第1の可変抵抗器21と第2の可変抵抗器22とを一軸2連式で形成する場合、一般的な一軸2連式の可変抵抗器では、第1の可変抵抗器21と第2の可変抵抗器22とのそれぞれの抵抗最大値が一定の比率であることが一般的であるが、低電圧出力運転モードにおいて、第1の可変抵抗器21と第2の可変抵抗器22とを直列に接続しても、抵抗値が不足する際には、第2の可変抵抗器22に第3の可変抵抗器23を直列に接続することにより、低電圧出力運転モードにおける電圧調整幅を十分に確保できるとともに、第3の可変抵抗器23の抵抗値をあらかじめ調整しておくことにより、運転モード切替スイッチ24を切り替えたときに、電圧加減器28を殆ど操作することなく、所定の発電機電圧を得ることが可能となる。
なお、本形態例では、第3の可変抵抗器23を第2の可変抵抗器22に直列に接続した例を示したが、第2の可変抵抗器22の抵抗値調整幅を適宜設定することにより、第3の可変抵抗器23に代えて、抵抗値が一定の抵抗器を用いることもでき、第3の可変抵抗器23を省略することも可能である。さらに、本形態例では、高電圧出力を200V、低電圧出力を100Vとして説明したが、他の電圧、例えば220Vと110Vとの関係でも同様である。
また、電圧調整用可変抵抗器の抵抗値と同期発電機の発電電圧との関係が自乗比例関係にある自動電圧調整器を使用した場合は、自動電圧調整器15の電圧調整用可変抵抗器16を通る回路の抵抗値を高電圧出力運転では大きくし、低電圧出力運転では小さくなるように形成すればよく、例えば、前記形態例における運転モード切替スイッチ24を、低電圧出力運転では第1回路25に切り替え、高電圧出力運転では第2回路26に切り替えるようにすればよい。
図7及び図8は本発明の第2形態例を示すもので、図7は高電圧出力運転モード時の状態を示し、図8は低電圧出力運転モード時の状態を示している。なお、以下の説明において、前記第1形態例に示したエンジン発電機の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本形態例では、運転モード切替スイッチ31として、高電圧出力運転モード時には、第1の可変抵抗器(r1)21と第2の可変抵抗器(r2)22とを並列に接続し、低電圧出力運転モード時には、第1の可変抵抗器(r1)21と第2の可変抵抗器(r2)22と第3の可変抵抗器(r3)23とを直列に接続する多連スイッチを用いている。
図7に示すように、運転モード切替スイッチ31が高電圧出力運転モードの状態にあるときには、第1の可変抵抗器(r1)21と第2の可変抵抗器(r2)22とが並列に接続された状態になる。したがって、第1の可変抵抗器(r1)21の抵抗値調節範囲と第2の可変抵抗器(r2)22の抵抗値調節範囲とを適切に設定することにより、例えば、第1の可変抵抗器(r1)21と第2の可変抵抗器(r2)22との合成抵抗値の調節範囲を、前記第1形態例と同様の0〜1000Ωにすることができ、電圧調整幅を十分に確保することができる。
また、図8に示すように、運転モード切替スイッチ31を低電圧出力運転モードに切り替えた際には、第1の可変抵抗器(r1)21と第2の可変抵抗器(r2)22と第3の可変抵抗器(r3)23とが直列に接続された状態になる。この場合も、第1の可変抵抗器(r1)21の抵抗値調節範囲、第2の可変抵抗器(r2)22の抵抗値調節範囲及び第3の可変抵抗器(r3)23の抵抗値調節範囲を適切に設定することにより、例えば、前記第1形態例と同様に、第3の可変抵抗器(r3)23の抵抗値を900Ωに設定したときに、直列に接続した可変抵抗器21,22,23の合成抵抗値の調整範囲を900〜3900Ωににすることができ、低電圧出力運転モードにおける電圧調整幅を十分に確保することができる。
11…同期発電機、12…主電源用遮断器、13u,13v,13w,13o…主出力端子、14…界磁巻線、15…自動電圧調整器、16…電圧調整用可変抵抗器、21…第1の可変抵抗器、22…第2の可変抵抗器、23…第3の可変抵抗器、24…運転モード切替スイッチ、25…第1回路、26…第2回路、27…操作盤、28…電圧加減器、29…操作部、31…運転モード切替スイッチ

Claims (8)

  1. 出力端(U,V,W)及び中性点(O)を有する三相4線式の同期発電機と、該同期発電機の発電電圧を、電圧調整用可変抵抗器で設定した電圧に自動調整する電圧自動調整器と、出力端(U,V)間、出力端(V,W)間、出力端(U,W)間からそれぞれ高電圧を出力する高電圧出力運転モードと、出力端(U)と中性点(O)との間、出力端(V)と中性点(O)との間、出力端(W)と中性点(O)との間からそれぞれ低電圧を出力する低電圧出力運転モードとを、前記電圧調整用可変抵抗器の抵抗値を調整することによって切替可能としたエンジン発電機において、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを設けるとともに、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器のみを使用する第1運転モードと、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器及び第2の可変抵抗器を直列に接続して使用する第2運転モードとに切り替えることによって前記高電圧出力運転モードと前記低電圧出力運転モードとを切り替える運転モード切替スイッチを設けたことを特徴とするエンジン発電機。
  2. 前記第1の可変抵抗器の抵抗値と第2の可変抵抗器の抵抗値とは、操作盤の前面に設けた一つの操作部によって同時に調整されることを特徴とする請求項1記載のエンジン発電機。
  3. 前記第2の可変抵抗器と直列に第3の抵抗器を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載のエンジン発電機。
  4. 前記第3の抵抗器が、操作盤の内部に設けた操作部によって抵抗値を調整可能な可変抵抗器であることを特徴とする請求項3記載のエンジン発電機。
  5. 出力端(U,V,W)及び中性点(O)を有する三相4線式の同期発電機と、該同期発電機の発電電圧を、電圧調整用可変抵抗器で設定した電圧に自動調整する電圧自動調整器と、出力端(U,V)間、出力端(V,W)間、出力端(U,W)間からそれぞれ高電圧を出力する高電圧出力運転モードと、出力端(U)と中性点(O)との間、出力端(V)と中性点(O)との間、出力端(W)と中性点(O)との間からそれぞれ低電圧を出力する低電圧出力運転モードとを、前記電圧調整用可変抵抗器の抵抗値を調整することによって切替可能としたエンジン発電機において、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを設けるとともに、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを並列に接続して使用する第1運転モードと、前記電圧調整用可変抵抗器として第1の可変抵抗器と第2の可変抵抗器とを直列に接続して使用する第2運転モードとに切り替えることによって前記高電圧出力運転モードと前記低電圧出力運転モードとを切り替える運転モード切替スイッチを設けたことを特徴とするエンジン発電機。
  6. 前記第1の可変抵抗器の抵抗値と第2の可変抵抗器の抵抗値とは、操作盤の前面に設けた一つの操作部によって同時に調整されることを特徴とする請求項5記載のエンジン発電機。
  7. 前記第2運転モードでは、前記第1の可変抵抗器と前記第2の可変抵抗器と第3の可変抵抗器とを直列に接続することを特徴とする請求項5又は6記載のエンジン発電機。
  8. 前記第3の抵抗器が、操作盤の内部に設けた操作部によって抵抗値を調整可能な可変抵抗器であることを特徴とする請求項7記載のエンジン発電機。
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