JP4870598B2

JP4870598B2 - 可搬式発電機

Info

Publication number: JP4870598B2
Application number: JP2007064328A
Authority: JP
Inventors: 俊和渡辺
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: JP2008223646A

Description

本発明は、可搬式発電機に関し、詳しくは、エンジンや同期発電機の作動状態を表示する表示部を有する保護装置を備えた可搬式発電機に関する。

ディーゼルエンジン等で同期発電機を駆動する可搬式のエンジン発電機には、一般的に自動電圧調整器が設けられており、検出した出力周波数及び出力電圧に応じて励磁機界磁巻線の電流（界磁電流）を制御することにより、出力電圧を一定に保持するようにしている。また、このような可搬式の発電機には、エンジンや発電機を保護するために様々な保護装置が設けられるとともに、エンジンや発電機の運転状況を表示する表示部が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
特公平６−２１５７０号公報

運転状況の検出は多岐にわたり、例えば、主な項目でも過回転、エンジン油圧低下、水温上昇、バッテリー未充電、エアクリーナー目詰まり、オイルフィルター目詰まり、漏電、逆電力、過電流等がある。しかし、可搬式発電機では、保護装置における表示部の設置スペースが限られているため、すべての運転状況を表示することが困難であることから、使用者の要望や機器の状態等に応じて機種毎に表示項目を選択するようにしている。

すなわち、過回転、エンジン油圧低下、水温上昇、バッテリー未充電等の機種によらず共通した項目もあれば、機種やオプションによっては表示する必要のない項目もあり、従来は機種毎に必要な表示項目を検討して選択してきたので、機種毎に表示部のレイアウトが異なってしまい、部品の共通化を図ることができなかった。

また、すべての項目を表示させようとすると、表示部の設置スペースを大きくとらなければならず小型の可搬式発電機では限界があり、さらに、機種によっては不要な項目も表示部に設けなければならずコストアップの要因となる。

そこで本発明は、表示部のレイアウトを共通として表示する項目を機種毎に簡単に選択することができる保護装置を備えた可搬式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、本発明の可搬式発電機は、エンジンと、該エンジンによる駆動される同期発電機と、該同期発電機から出力された電圧及び周波数を測定して前記同期発電機の界磁電流を調整する自動電圧調整器と、前記エンジン、同期発電機及び自動電圧調整器の作動状態を検出する複数の検出手段と、該検出手段で検出した作動状態に基づいて運転状況を表示する表示部を有する保護装置とを備えた可搬式発電機において、前記保護装置は、前記保護装置が設けられている可搬式発電機の機種毎に、前記検出手段で検出した各種作動状態の中で前記表示部に表示する表示項目と表示しない非表示項目とを、前記機種に応じて複数のディップスイッチにより選択切り換えする選択手段と、前記検出手段から異常発生信号を受信したときに異常判定演算を行い、演算結果が重故障のときには前記表示部の警告ランプを点灯又は点滅させるとともに前記エンジンを停止させる停止信号を発信し、演算結果が軽故障のときには前記表示部の警告ランプを点灯又は点滅させる演算手段とを備えていることを特徴としている。

本発明の可搬式発電機によれば、機種に関係なく表示部を共通化することができ、選択手段で表示項目と非表示項目とを選択して切り換えることにより、機種に応じて必要な項目を表示させることができる。これにより、表示部を形成するハードの共通化や製造時の組付作業の共通化も図ることができるので、可搬式発電機全体のコストダウンを図ることができる。また、製造後に表示項目を変更することも可能となる。

図１は本発明の可搬式発電機に設けられた保護装置の一例を示すブロック図、図２は演算手段の一例を示すブロック図である。なお、可搬式発電機の構成は、従来からの各種可搬式発電機と同様の構成を採用できるので、その詳細な説明及び図示は省略する。

まず、図１に示すように、可搬式発電機に設けられる保護装置１１には、複数の入力部（入力１〜６）１２ａ〜１２ｆが設けられるとともに、各入力部１２ａ〜１２ｆにそれぞれ対応した演算手段１３ａ〜１３ｆが設けられている。各入力部１２ａ〜１２ｆには、エンジンや発電機、自動電圧調整器の所定位置に設けられた検出手段（センサー１〜６）１４ａ〜１４ｆが接続され、各演算手段１３ａ〜１３ｆには、運転状況を表示する表示部に設けられた警告ランプ（ランプ１〜６）１５ａ〜１５ｆが接続されるとともに、重故障に対応した演算手段１３ａ，１３ｂからは、エンジンを停止させるための停止出力１６の出力部が設けられている。

図２に示すように、演算手段１３は、検出手段（センサー）１４からの信号を受信する入力部１２と、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等の記憶手段からなる設定値テーブル１７にあらかじめ書き込まれている設定値のいずれを使用するか選択するための設定選択スイッチ１８と、選択された設定値と受信した信号（データ）とを比較する演算部１９と、該演算部１９での比較結果に基づいた信号を前記警告ランプや、エンジンを停止させるための停止機構２０等に出力する出力部２１とで構成されている。

例えば、ダイナモの発電電圧を判定する際、２４Ｖの標準機では設定電圧が１２Ｖ、１２Ｖの非標準機では設定電圧が６Ｖに設定されており、設定選択スイッチ１８によって標準機か非標準機かを選択すると、設定値テーブル１７内に書き込まれた電圧データから２４Ｖ機又は１２Ｖ機のいずれかに対応した設定電圧１２Ｖ又は６Ｖが選択され、入力部１２で受信したセンサー１４からの信号（電圧値）と、設定値テーブル１７からの信号（設定電圧値）とが演算部１９で比較され、設定電圧よりも検出した電圧が高ければ正常と判断し、設定電圧よりも検出した電圧が低ければ異常と判断する。

演算部１９での演算結果は出力部２１の送られて所定の操作が行われる。例えば、油圧が正常な圧力範囲にある場合には出力部２１から信号を出力せずにランプを消灯状態とし、油圧が設定値より低下して演算部１９で油圧異常と判断したときには、油圧警告ランプを点灯又は点滅させる信号を出力部２１から出力し、油圧異常が重故障に該当するときには出力部２１から停止機構２０にエンジン停止信号が出力される。

検出手段１４には、電圧や温度等を連続的に検出するものを用いてもよく、圧力や回転数等があらかじめ設定された数値を超えたときにＯＮ、それ以外はＯＦＦとなるようなデジタル方式を採用することも可能であり、検出対象に応じて適宜最適な検出方式を採用することができ、可搬式発電機に設けられている自動電圧調整器からの信号を入力部１２に直接入力することも可能である。また、演算部１９から出力部２１への信号は、演算部１９で異常状態と判定したのと同時に出力するように設定してもよく、あらかじめ設定した時間だけ異常状態が継続したときに出力するように設定することも可能である。

図３は、前記演算手段１３の動作手順の一例を示すフローチャートである。まず、可搬式発電機の電源が投入されると（スタート）、ステップ３１で設定選択スイッチ１８の状態を読み込み、続くステップ３２で設定選択スイッチ１８に対応したデータを設定値テーブル１７から読み込んで演算動作を決定する。

ステップ３３では可搬式発電機の運転が開始されたかを判断し、運転開始と判断したときにはステップ３４に進んでセンサー入力（異常発生信号）の有無を判断する。このとき、使用しているセンサが、例えば水温上昇を検出するセンサが、検出した水温があらかじめ設定された温度未満のときにはＯＦＦ、設定温度以上になったときにＯＮとなる温度スイッチの場合は、センサーからＯＮの信号が入力されたときにステップ３４でセンサー入力有り（Ｙ）と判断してステップ３５に進む。また、油圧センサとして、油圧が高いときにＯＮ、低いときにＯＦＦとなる圧力スイッチを用いた場合は、論理回路によって逆の信号を発生させ、油圧が高いときにはＯＦＦ信号が入力され、油圧が高いときにＯＮ信号が入力されるように設定すればよい。

さらに、油圧のように、エンジンの運転開始からある程度の時間が経過してから安定するものについては、所定時間経過後にステップ３４の動作を行うように設定されている。また、同期発電機の出力周波数を検出する場合は、運転開始後のアイドリング状態では同期発電機から出力される電圧が低いために周波数を検出することが困難なため、負荷への送電を開始して出力電圧が上昇し、周波数の検出が可能となった時点から周波数の検出を開始するように設定すればよい。

ステップ３５では、入力された異常発生信号に応じてあらかじめ設定された演算を行って動作を決定する。例えば、センサー入力有りでステップ３４からステップ３５に進んでくる時間があらかじめ設定された時間、例えば１〜５秒間継続したときに異常発生と判定してステップ３６に進み、ステップ３６では、発生した異常が重故障か軽故障かをあらかじめ設定した分類に基づいて判断し、軽故障の場合にはステップ３７に進んであらかじめ設定された位置のランプを点滅又は点灯させて軽故障が発生したことをランプにて表示する。また、ステップ３６で重故障と判断した場合にはステップ３８に進み、あらかじめ設定された位置のランプを点滅又は点灯させて重故障が発生したことをランプにて表示するとともに、エンジン停止機構にエンジンの停止信号を出力する。

前記軽故障は、そのまま運転を継続してもエンジンや発電機に損傷を与えることがない故障、あるいは、ある程度の時間は運転を継続できる故障、不具合であって、例えば、エアフィルタの目詰まりや燃料の液面低下、未充電、水温上昇予報等である。一方、重故障は、運転の継続がエンジンや発電機に損傷を与えるおそれのある故障であって、代表的なものは過回転、油圧低下、水温上昇等である。

図４及び図５は運転状況を表示する表示部の一例を示す正面図であって、この表示部４０には、７個の警告ランプ４１ａ〜４１ｇと、各警告ランプ４１ａ〜４１ｇに対応する警告内容を表示した警告種類表示４２ａ〜４２ｇと、前記演算手段の設定を選択して警告ランプ４１ａ〜４１ｇの点灯位置を設定するためのディップスイッチ４３ａ〜４３ｄとが設けられている。

本例では、図４に示すように、４個のディップスイッチ４３ａ〜４３ｄのすべてをＯＦＦとしたときに、警告ランプ４１ａ〜４１ｇは、「運転中」、「過負荷」、「低回転」、「過回転」、「油圧低下」、「水温上昇」、「未充電」の各警告に対応するように設定されており、図５に示すように、４個のディップスイッチ４３ａ〜４３ｄの内、一番右側のディップスイッチ４３ａのみをＯＮとすることにより、警告ランプ４１ａ〜４１ｇは、「漏電」、「エアフィルタ目詰まり」、「逆電力」、「過回転」、「油圧低下」、「水温上昇」、「未充電」の各警告に対応するように設定されている。なお、警告種類表示４２ａ〜４２ｇには、各警告ランプ４１ａ〜４１ｇに対応した内容のものを選択して装着する。

また、図１にも示したように、入力位置とランプ位置とを対応させる必要はなく、演算手段によって任意の位置の警告ランプを点灯又は点滅させることができる。図６は入力及び出力が７個以上設けられているときの各演算手段の動作例を示す図であって、検出手段から入力される信号が正論理あるいは負論理のＯＮ・ＯＦＦ信号となっている場合を例示している。入力Ｎｏ．１では、入力１に正論理（白丸印）が入力され、これを異常と判定し、かつ、重故障と判定したときには、ランプＮｏ．３を点灯させるとともに停止信号力を出力するように設定されている。入力Ｎｏ．２では、入力２に負論理（黒丸印）が入力され、これを重故障の異常と判定したときには、ランプＮｏ．２を点灯させるとともに停止信号を出力するように設定されている。

以下同様に、入力Ｎｏ．３への正論理（白丸印）の入力では軽故障と判定してランプＮｏ．１を点灯させ、入力Ｎｏ．４への負論理（黒丸印）の入力では軽故障と判定してランプＮｏ．４を点灯させる。また、入力Ｎｏ．５への負論理（黒星印）の入力では軽故障と判定してランプＮｏ．２を点滅させ、入力Ｎｏ．６への正論理（白三角印）の入力では判定を行わずに入力があった時点でダイレクトにランプＮｏ．５を点灯させる。なお、この例では、入力Ｎｏ．７以下は未使用とし、オプション対応としている。

このような動作の設定は、図７に示すように、８個のディップスイッチを組み合わせた８ビットの選択スイッチによって行うことができる。例えば、０〜４ビットは、これらのディップスイッチのＯＮ・ＯＦＦの組み合わせによって警告ランプ（ＬＰ）の表示位置を設定するものであり、すべてがＯＦＦのときにランプＮｏ．１、最下位のディップスイッチのみがＯＮとなったときにランプＮｏ．２、下位から２番目のディップスイッチのみがＯＮとなったときにランプＮｏ．３、下位から２番目及び最下位のディップスイッチが共にＯＮとなったときにランプＮｏ．４というように設定しておくことができ、各警告ランプにそれぞれ運転状態、油圧低下等の表示を組み合わせておけばよい。

また、５番目のディップスイッチ（４ビット目）は、ランプを点灯させる（０）か、点滅させる（１）かの点灯方法の設定を行い、６番目のディップスイッチ（５ビット目）は、通常通り演算処理を行ってからランプに信号を送るか、演算処理を行わずにダイレクトにランプに信号を送るかの設定を行い、さらに、８番目のディップスイッチ（７ビット目）は、入力部が受信するリレー出力が無いとき（０）あるいはリレー出力が有るとき（１）のいずれかを異常信号入力として扱うかの設定を行う。なお、この例では、７番目のディップスイッチ（６ビット目）は、予備として未使用状態としている。

図８は、前記設定選択スイッチ１８として８ビットのディップスイッチを使用したときのより具体的な設定例を示すものである。ここでは、前述の４個のディップスイッチ４３ａ〜４３ｄをＯＮ／ＯＦＦすることにより、可搬式発電機の機種にそれぞれ対応した基本的な作動を設定しており、オプション等の追加機能については未設定としている。

まず、バッテリー電圧２４Ｖの標準機の場合は、ディップスイッチ４３ａ〜４３ｄのすべてをＯＦＦとしてスイッチＮｏ．０の状態とする。これにより、電圧設定ではダイナモが発電を行っているか否かを判定する電圧が１０Ｖに、未充電検出電圧は２４Ｖに設定され、周波数設定では、過回転を検出する周波数が６９Ｈｚに、以下、低回転周波数、アイドリング周波数にあらかじめ設定された周波数がそれぞれ設定され、温度設定では、オーバーヒートを検出するためのＮｏ．１検出温度、Ｎｏ．２検出温度温度にあらかじめ設定された温度がそれぞれ設定される。また、検出論理設定では、油圧低下、水温上昇、水温上昇予報、燃料低下、フィルタ目詰まりのそれぞれの入力論理が設定され、「１」ならば正論理で動作する設定、「０」ならば負論理で動作する設定となる。

入力選択、ランプ表示位置、動作の設定において、各欄に記載された記号は、重故障、軽故障、ランプＮｏ．及び動作を示すもので、「Ｈ」の前の数字（一位）がランプＮｏ．を、その前の数字（十位）が動作を示し、例えば十位の数字が「１」はランプの点滅を、「８」は重故障を示している。すなわち、Ｎｏ．１４の運転の欄における「１Ｈ」は、ダイナモ電圧及び発電機出力周波数の状態からエンジン及び発電機が運転状態であると判定したときにはランプＮｏ．１を点灯させることを意味している。また、油圧低下の欄における「８２Ｈ」は、油圧低下検出論理が「１」であるから、油圧低下の入力があったときにランプＮｏ．２を点灯させるとともに重故障と判定してエンジン停止信号を出力することを意味し、水温上昇の欄における「８３Ｈ」はランプＮｏ．３を点灯させるとともに重故障と判定してエンジン停止信号を出力することを意味し、同様に、過回転の欄における「８４」はランプＮｏ．４の点灯とエンジン停止とを意味している。また、水温上昇予報の欄における「１３Ｈ」は、ランプＮｏ．３を点滅させることを意味している。以下、未充電、燃料低下、フィルタ目詰まりの「５Ｈ」、「６Ｈ」、「７Ｈ」は、それぞれランプＮｏ．５、ランプＮｏ．６、ランプＮｏ．７の点灯を意味し、演算手段等に供給される制御電圧が低下したときには、制御電圧の欄が「１１Ｈ」であるからランプＮｏ．１を点滅させることを意味している。

非標準の１２Ｖタイプの可搬式発電機では、最下位のディップスイッチをＯＮとしてスイッチＮｏ．１の状態とする。これにより、ダイナモ判定電圧が５Ｖに、未充電検出電圧が１２Ｖにそれぞれ設定され、検出論理では、油圧低下、水温上昇及び水温上昇予報の欄が「０」となって負論理で動作するように設定される。さらに、燃料が所定量以下になったときにエンジンを停止させる必要がある可搬式発電機で２４Ｖ仕様のものでは、ディップスイッチの下位から２番目のみをＯＮとしてスイッチＮｏ．２の状態とすることにより、燃料低下の出力の欄が「８６Ｈ」となり、ランプＮｏ．６を点灯させるとともに重故障と判定してエンジン停止信号を出力する設定となる。また、運転の欄における「Ａ２Ｈ」は、他の「８２Ｈ」が油圧低下の入力が所定時間継続したかの演算処理を行い、例えば１５秒継続したときにランプ点灯及びエンジン停止を出力するのに対し、油圧低下が入力されたときには演算処理を行わずにダイレクトにランプ点灯及びエンジン停止を出力することを意味している。

このように、ディップスイッチを機種に応じて切り換えることにより、表示部に表示する項目や、エンジン停止といった動作を機種毎に簡単に選択することができ、専用の表示部や動作設定を機種毎に別々に設計、製作する場合に比べて、部品の共通化、組み付け作業の共通化等を図ることができ、ハードだけでなくソフトの共通化も図れるので、可搬式発電機全体の製造コストを大幅に削減することが可能となる。また、未設定、未使用の部分には、例えば発電機の温度をサーミスタにより検出し、検出温度が設定温度より高くなったときに任意のランプを点灯又は点滅させたり、エンジンを停止させたりする動作を組み込むことができる。さらに、ランプについては、正常時に点灯、異常時に消灯又は点滅とする設定も可能であり、運転停止時も必要に応じて水温等の状況をランプの点灯又は点滅によって表示することもできる。

本発明の可搬式発電機に設けられた保護装置の一例を示すブロック図である。演算手段の一例を示すブロック図である。演算手段の動作手順の一例を示すフローチャートである。表示部の一例を示す正面図である。表示部の他の表示例を示す正面図である。入力及び出力が７個以上設けられているときの各演算手段の動作例を示す図である。選択スイッチによる設定例を示す図である。８ビットのディップスイッチを使用したときの設定例を示す図である。

符号の説明

１１…保護装置、１２，１２ａ〜１２ｆ…入力部、１３…演算手段、１３ａ〜１３ｆ…演算手段、１４，１４ａ〜１４ｆ…検出手段（センサー）、１５ａ〜１５ｆ…警告ランプ、１６…停止出力、１７…設定値テーブル、１８…設定選択スイッチ、１９…演算部、２０…停止機構、２１…出力部、４０…表示部、４１ａ〜４１ｇ…警告ランプ、４２ａ〜４２ｇ…警告種類表示、４３ａ〜４３ｄ…ディップスイッチ

Claims

エンジンと、該エンジンによる駆動される同期発電機と、該同期発電機から出力された電圧及び周波数を測定して前記同期発電機の界磁電流を調整する自動電圧調整器と、前記エンジン、同期発電機及び自動電圧調整器の作動状態を検出する複数の検出手段と、該検出手段で検出した作動状態に基づいて運転状況を表示する表示部を有する保護装置とを備えた可搬式発電機において、
前記保護装置は、
前記保護装置が設けられている可搬式発電機の機種毎に、前記検出手段で検出した各種作動状態の中で前記表示部に表示する表示項目と表示しない非表示項目とを、前記機種に応じて複数のディップスイッチにより選択切り換えする選択手段と、
前記検出手段から異常発生信号を受信したときに異常判定演算を行い、演算結果が重故障のときには前記表示部の警告ランプを点灯又は点滅させるとともに前記エンジンを停止させる停止信号を発信し、演算結果が軽故障のときには前記表示部の警告ランプを点灯又は点滅させる演算手段と
を備えていることを特徴とする可搬式発電機。