JP4949328B2 - 発電機の並列運転接続装置 - Google Patents

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Description

この発明は発電機の並列運転接続装置に関し、より具体的には複数の発電機を接続して並列運転する装置に関する。
複数、例えば2基の発電機を接続して並列運転する場合、発電機の一方と接続しているプラグが外れると、その端子(ブレード)には他方の発電機の出力がそのまま現れることから、従来、発電機に絶縁カバーで被覆した並列運転専用のコンセントを予め設けておくと共に、並列運転時にはそれを専用ケーブルで接続していた。
また、下記の特許文献1に記載されるように、複数、例えば2基の発電機を接続して並列運転する場合、発電機の一方と接続しているプラグが抜けると、その端子(ブレード)には他方の発電機の出力がそのまま現れることから、下記の特許文献1に記載されるように、2基の発電機の出力コンセントに接続自在な2個のプラグと電気負荷に接続自在な1個の出力コンセントを備えると共に、一方のプラグが抜けたとき、そのアース端子とアース専用端子との間を開放し、後段のリレーのスイッチをオフさせることで、抜けたプラグの端子に他方の発電機の出力がそのまま現れるのを防止している。
特許第2869905号公報
上記した従来技術において、発電機に絶縁カバーで被覆した並列運転専用のコンセントを予め設けておくのは構成が複雑であると共に、汎用性に欠ける不都合がある。また、特許文献1記載の技術も、アース専用端子などを必要とする点で同様の不都合を免れ難いと共に、プラグが外れていない限り、2基の発電機を並列接続するため、両者の出力が大きく相違すると、破損してしまう場合があった。
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、複数の発電機を接続して並列運転するとき、並列運転専用のコンセントなどを必要とすることなく、プラグの一方が外れるときも外れたプラグの端子に他方の発電機の出力が現れることがないと共に、さらに発電機の破損も防止するようにした発電機の並列運転接続装置を提供することにある。
上記した課題を解決するために、請求項1にあっては、複数の発電機を電気負荷に接続可能な導電路と、前記導電路を開閉する開閉装置とを備え、前記導電路を介して前記複数の発電機を前記電気負荷に接続して並列運転させる接続装置において、前記複数の発電機の接続用端子を介して前記複数の発電機のそれぞれから機種IDを示す信号を入力し、前記入力した信号に示される機種IDが予め記憶されているデータに該当するか否か判定する機種ID判定手段と、前記入力した信号に示される機種IDが前記データに該当すると判定されるとき、前記開閉装置を閉鎖して前記導電路を介して前記複数の発電機を前記電気負荷に接続すると共に、前記開閉装置を閉鎖した後、前記導電路を流れる電流の有無を検出し、前記電流が検出されないとき、前記開閉装置を開放して前記導電路を開放する開閉装置駆動手段とを備える如く構成した。
請求項2に係る発電機の並列運転装置にあっては、前記予め記憶されているデータが複数の機種IDを含むと共に、前記開閉装置駆動手段は前記入力した信号に示される機種IDが前記データに含まれる複数の機種IDのいずれかに該当すると判定されるとき、前記開閉装置を閉鎖して前記複数の発電機を前記電気負荷に接続する如く構成した。
請求項3に係る発電機の並列運転接続装置にあっては、前記接続用端子が、前記発電機の故障診断機能または遠隔操作装置の接続用端子である如く構成した。
請求項1に係る発電機の並列運転接続装置にあっては、複数の発電機の接続用端子を介して機種IDを示す信号を入力し、それに示される機種IDが予め記憶されているデータに該当するか否か判定し、肯定されるとき、開閉装置を閉鎖して導電路を介して複数の発電機を電気負荷に接続すると共に、開閉装置を閉鎖した後、電流が検出されないとき、開閉装置を開放して導電路を開放する如く構成したので、並列運転専用のコンセントなどを必要とすることなく、プラグの外れを検知して外れたプラグの端子に他方の発電機の出力が現れるのを防止できると共に、発電機の機種IDが予め記憶されているデータに該当するか否か判定することで接続可能な発電機か否か判断することができ、発電機の破損も防止することができる。
請求項2に係る発電機の並列運転接続装置にあっては、予め記憶されているデータが複数の機種IDを含むと共に、入力した信号に示される機種IDがデータに含まれる複数の機種IDのいずれかに該当すると判定されるとき、複数の発電機を電気負荷に接続する如く構成したので、上記した効果に加え、接続可能な発電機か否かを一層適切に判断することができる。
請求項3に係る発電機の並列運転接続装置にあっては、接続用端子が発電機の故障診断機能または遠隔操作装置の接続用端子である如く構成したので、上記した効果に加え、特別の接続用端子などを必要とすることなく、接続可能な発電機か否かを簡易に判断することができる。
以下、添付図面に即してこの発明に係る発電機の並列運転接続装置を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、この発明の実施例に係る発電機の並列運転接続装置を全体的に示すブロック図である。
図示の如く、発電機の並列運転接続装置(符号10で示す)は、複数、例えば2基の発電機A,Bを接続して並列運転させる接続装置である。2基の発電機A,Bは共にそれぞれ内燃機関(図示せず。以下「エンジン」という)で駆動される発電機であり、リコイルスタータ(図示せず)を介して始動される。発電機A,Bは機種が同一で、例えば単相AC100V・200Vで4.5kVA程度の交流出力を生じる。
発電機A,Bは、その出力を取り出すための出力コンセントOa,Obを備える。出力コンセントOa,Obは、電圧端子Oa1,Oa2あるいはOb1,Ob2と、その中間の中性端子Oa3あるいはOb3からなる単相3線端子と、アース端子Oa4,Ob4とを備える。
装置10は、2基の発電機A,Bの出力コンセントOa,Obにそれぞれ接続自在な少なくとも2個のプラグPa,Pbと、電気負荷12に接続可能な少なくとも1個の出力コンセントOeと、2基の発電機A,Bを電気負荷12に接続可能な導電路14と、導電路14を流れる電流を検出する電流センサ16と、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット(Electronic Control Unit。以下「ECU」という)20と、導電路14を開閉する開閉装置22とを備えると共に、ECU20は2基の発電機A,Bの故障診断機能の接続用端子に信号線24(24a,24b)と端子26(26a,26b)を介して接続可能なように構成される。
以下、それらを説明する。
プラグPa,Pbは、発電機A,Bの出力コンセントOa,Obに対応し、電圧端子Pa1,Pa2あるいはPb1,Pb2と、その中間の中性端子Pa3あるいはPb3からなる単相3線端子と、アース端子Pa4あるいはPb4を備える。プラグPa,Pbおよび発電機A,Bの出力コンセントOa,Obの構造は、公知の一般的なものである。
装置10の出力コンセントOeも、発電機側の出力コンセントOa,Obと同様、電圧端子Oe1,Oe2と、その中間の中性端子Oe3からなる単相3線端子と、アース端子Oe4を備える。出力コンセントOeは、電気負荷12のプラグ(図示せず)が差し込まれて電気負荷12に接続される。
導電路14は2個のプラグPa,Pbと出力コンセントOeを接続し、2個のプラグPa,Pbを介して入力された発電機A,Bの出力を出力コンセントOeを介して電気負荷12に出力する、双方の電圧端子の中の高圧側同士を接続する高圧線14a1,14b1と、電圧端子の中の低圧側同士を接続する低圧線14a2,14b2と、中性端子同士を接続する中性線14a3,14b3、アース端子同士を接続するアース線14a4,14b4とからなる。
高圧線14a1,14b1と低圧線14a2,14b2と中性線14a3,14b3とアース線14a4,14b4は、接続点14cで接続され(合流させられ)、導電路14は、以降、高圧線14a1、低圧線14a2、中性線14a3、アース線14a4に集約され、それらを介して2基の発電機A,Bの合成された発電出力が出力コンセントOeに出力される。
電流センサ16a,16bは導電路14、より具体的には導電路14の内の高圧線14a1,14b1に開閉装置22の上流側において接続(配置)され、プラグPa,Pbの一方から他方に流れる電流(横流)に応じた出力を生じる(電流の有無を検出する)。電流センサ16a,16bの出力は、ECU20に送られる。
開閉装置22は導電路14において接続点14cの上流側に介挿され、リレー22aを備える。リレー22aは、コイル22a1と、高圧線14a1,14b1と中性線14a3,14b3に介挿される接点22a2からなる。リレー22aの接点22a2は常閉型であり、コイル22a1が消磁される限り、閉じられて発電機A,Bの出力を出力コンセントOeに送る。
一方、コイル22a1が励磁されると、接点22a2は開放されて導電路14は開放され、発電機A,Bの出力の出力コンセントOeへの供給は阻止されると共に、プラグが外れた場合に外れたプラグに他方の発電機の出力がそのまま現れるのが防止される。接点22a2は手動でも開閉自在に構成される。尚、開閉装置22において接点22a2の上流に配置されるコイル22bは過電流検出用である。開閉装置22のリレー22aのコイル22a1は、コネクタ22c,22dを介してECU20に接続される。
開閉装置22の両側の二重丸は端子を示す。開閉装置22の下流にはブレーカ(図示せず)が配置され、過電流などによって電気負荷12が過負荷となったとき、導電路14を開放する。
尚、高圧線14a1,14a2と端子28の間には動作電源生成回路(図示せず)が設けられる。動作電源生成回路は、高圧線14a1,14a2の端子間電圧AC240Vを12Vあるいは5V程度の直流に変換し、ECU20などに動作電源として供給する。
2基の発電機A,Bは、故障診断機能用など種々の接続用端子、具体的には故障診断機能用で送信用のTx−D端子100a,100b、受信用のRx−D端子102a,102b、アース(GND)端子104a,104b、電源(12V)供給用端子106a、106bと、同様にマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット(Electronic Control Unit。ECU)110a,110bを備える(以下の説明ではa,bの付記を省略する)。
装置10のECU20は、故障診断機能用の送信用のTx−D端子100、受信用のRx−D端子102、アース(GND)端子104、電源供給用端子106に信号線24と端子26を介して接続可能に構成され、よってECU20は、Tx−D端子100とRx−D端子102を介して発電機A,BのECU110と通信自在に構成される。
図2は、そのECU20の構成を示すブロック図である。
図示の如く、ECU20はCPU20aと、機種判定部20bと、リレー駆動部20cを備える。
CPU20aは入力ポート20a1,20a2,20a3,出力ポート20a4、入力ポート20a5、出力ポート20a6,20a7を備え、CPU20aにおいて電流センサ16a,16bの出力は入力ポート20a1,20a2から入力される。
発電機A,BのTx−D端子100、Rx−D端子102、アース端子104、電源供給用端子106は、端子26を介してECU20の機種判定部20bに入力される。
機種判定部20bは、絶縁用のフォトカプラ20b11(20b12),20b21(20b22)を備える。フォトカプラ20b11(20b12)において発電機A,Bの電源供給用端子106からアース端子104に電流が流されると、フォトダイオードが点灯し、対応するフォトトランジスタが導通し、Rx−D端子102の電位がHからLレベルとなる。他方、フォトカプラ20b21(20b22)においてフォトダイオードが通電されて点灯すると、対応するフォトトランジスタが導通して電位がHからLレベルとなる。
Rx−D端子102とTx−D端子100は入力ポート20a3(20a5)、出力ポート20a4(20a6)を介してCPU20aに接続され、よってECU20のCPU20aは、Tx−D端子100とRx−D端子102を介して発電機A,BのECU110と通信自在に構成される。
リレー駆動部20cはFET20c1を備える。FET20c1のゲート端子はCPU20aの出力ポート20a7に接続されると共に、ソース側は制御用コイル20c2を介して動作電源生成回路で生成された12V電源に接続され、ドレイン側は接地される。
CPU20aの出力ポート20a7から負電圧が出力されると、FET20c1は導通せず、制御用コイル20c2が消磁されて接点20c3は閉鎖され、高圧線14a1と中性線14a3に接続されるコイル22a1も消磁され、4個の接点22a2は閉鎖(リレーOFF)される。よって発電機A,Bは、導電路14を介して電気負荷12に接続される。
他方、CPU20aの出力ポート20a7から正電圧が出力されると、FET20c1は導通し、制御用コイル20c2とコイル22a1が励磁されて4個の接点22a2は開放(リレーON)され、発電機A,Bと電気負荷12との接続は阻止される。このように、ECU20は、電流センサ16の出力および後述する機種IDの判定結果に応じて開閉装置22を開放・閉鎖する開閉装置駆動手段として動作する。
図3は、ECU20の開閉装置駆動手段としての動作を示すフロー・チャート、図4はその動作を説明するタイム・チャートである。
ECU20は、発電機A,Bの少なくともいずれかがリコイルスタータ(あるいはセルスタータ)で始動され、図4(a)の上部に示すように出力を生じたとき(リレー22aがOFFされるとき)、図3フロー・チャートに示す処理を開始する。
以下説明すると、S10において信号線24aとTx−D端子100aを介して発電機AのECU110aと通信し、発電機Aに対して機種IDを示す信号を要求する。この「機種ID」は機種を意味する識別子で、機種ごとに異なる。前記した如く、発電機A,Bは同一の出力を有することから、機種IDは同一となる。
次いでS12に進み、Rx−D端子102aを介して機種IDを示す信号を受領、即ち、入力したか否か判断し、肯定されるときはS14に進み、受領(入力)した信号に示される機種IDがメモリ(図示せず)に予め記憶されているデータに該当するか否か判定する。
発電機Aと同一機種である発電機Bは当然接続可能であるが、メモリには、それ以外にも、機種は装置するが、出力が同一であって発電機A(あるいはB)と接続可能な発電機の機種IDが格納される。
S14で肯定されるときはS16に進み、同様に信号線24bとTx−D端子100bを介して発電機BのECU110bと通信し、発電機Bに対して機種IDを示す信号を要求する。
次いでS18に進み、Rx−D端子102bを介して機種IDを示す信号を受領(入力)したか否か判断し、肯定されるときはS20に進み、受領(入力)した信号に示される機種IDがメモリに予め記憶されているデータに該当するか否か判定する。
S20で肯定されるときはS22に進み、出力ポート20a5から負電圧を出力し(リレー22aOFF)、より正確には図3フロー・チャートは出力ポート20a7から負電圧を出力してリレー22aを消磁して処理が開始されることから、負電圧出力(リレー22aOFF)状態を継続する。
他方、S12,S14,S18,S20のいずれかで否定されるときはS24に進み、出力ポート20a5から正電圧を出力してリレー22aをONさせ、導電路14を開放して発電機A,Bと電気負荷12との接続を阻止する。
尚、発電機A,Bの出力は、装置10で合成されて出力コンセントOeから電気負荷12に供給されるが、発電機A,Bは、並列運転されるとき、出力電圧の大きさが等しく、出力電圧の周波数が等しく、かつ出力電圧の位相が等しくなるように同期運転させられる。
その並列運転において、発電機Aに出力コンセントOaを介して接続されるプラグPaと発電機Bに出力コンセントObを介して接続されるプラグPbのいずれか、例えばプラグPbが誤って出力コンセントObから外れると(引き抜かれると)、プラグPbの電圧端子Pb1,Pb2には発電機Aが発電する出力がそのまま現れてしまう恐れがある。
図5は、図3の処理に引き続いて実行される、ECU20のプラグ外れ検知動作を示すフロー・チャートである。
以下、説明すると、S100で電流センサ16a,16bの出力からプラグPa,Pbの一方から他方に流れているか否か判断し、肯定されるときはS102に進み、負電圧出力(リレー22aOFF)状態を継続し、S100に戻って上記した判断を繰り返す一方、S100で否定されるときはS104に進み、出力ポート20a5から正電圧を出力してリレー22aをONさせ、導電路14を開放して発電機A,Bと電気負荷12との接続を阻止する。
この実施例に係る発電機の並列運転接続装置10は上記の如く構成したので、並列運転専用のコンセントなどを必要とすることなく、外れたプラグPa,Pbの端子に他方の発電機の出力が現れるのを防止できると共に、発電機A,Bの機種IDが予め記憶されているデータに該当するか否か判定することで、接続可能な発電機か否か判断することができ、発電機の破損も防止することができる。
また、予め記憶されているデータが複数の機種IDを含むと共に、入力した信号に示される機種IDがデータに含まれる複数の機種IDのいずれかに該当すると判定されるとき、2基の発電機A,Bを電気負荷12に接続する如く構成したので、上記した効果に加え、接続可能な発電機か否かを一層適切に判断することができる。
また、接続用端子が発電機A,Bの故障診断機能のTx−D端子100,Rx−D端子102である如く構成したので、上記した効果に加え、特別の接続用端子などを必要とすることなく、接続可能な発電機か否かを簡易に判断することができる。
この実施例にあっては、複数(2基)の発電機A,Bを電気負荷12に接続可能な導電路14と、前記導電路14を開閉する開閉装置22とを備え、前記導電路14を介して前記複数の発電機A,Bを前記電気負荷12に接続して並列運転させる接続装置10において、前記複数の発電機A,Bの接続用端子(故障診断機能用の送信用のTx−D端子100、受信用のRx−D端子102、遠隔操作装置120用のREM端子112とPL端子114)を介して前記複数の発電機A,Bのそれぞれから機種IDを示す信号を入力し(S10,S12,S16,S18)、前記入力した信号に示される機種IDが予め記憶されているデータに該当するか否か判定する機種ID判定手段(S14,S20)と、前記入力した信号に示される機種IDが前記データに該当すると判定されるとき、前記開閉装置22を閉鎖して前記導電路14を介して前記複数の発電機A,Bを前記電気負荷12に接続すると共に(S22)、前記開閉装置22を閉鎖した後、前記導電路14を流れる電流の有無を検出し、前記電流が検出されないとき、前記開閉装置22を開放して前記導電路14を開放する開閉装置駆動手段(S100からS104)とを備える如く構成した。
また、前記予め記憶されているデータが複数の機種IDを含むと共に、前記開閉装置駆動手段は前記入力した信号に示される機種IDが前記データに含まれる複数の機種IDのいずれかに該当すると判定されるとき、前記開閉装置22を閉鎖して前記複数の発電機A,Bを前記電気負荷12に接続する(S22)如く構成した。
また、前記接続用端子が、前記発電機の故障診断機能または遠隔操作装置の接続用端子(故障診断機能用の送信用のTx−D端子100、受信用のRx−D端子102、遠隔操作装置120用のREM端子に接続される端子112とPL端子に接続される端子114)である如く構成した。
尚、上記した実施例において、発電機A,Bを2基並列運転させる場合を説明したが、この発明は3基以上を並列運転させる場合にも妥当する。
この発明の実施例に係る発電機の並列運転接続装置を全体的に示すブロック図である。 図1に示す装置の中のECUの構成を示すブロック図である。 図2に示すECUの動作を示すフロー・チャートである。 図3の動作を説明するタイム・チャートである。 図2に示すECUの別の動作を示すフロー・チャートである。
符号の説明
A,B 発電機、10 発電機の並列運転接続装置、12 電気負荷、14 導電路、14a1,14a2,14b1,14b2 高圧線、14a3,14b3 中性線、14a4,14b4 アース線、16 電流センサ、20 ECU(電子制御ユニット)、20a CPU、20b 機種判定部、20c リレー駆動部、22 開閉装置、22a リレー、22a1 コイル、22a2 接点、24,240 信号線、26,260 端子、100 接続用端子(故障診断機能用のTx−D端子)、102 接続用端子(故障診断機能用のRx−D端子)、110 発電機のECU、112 接続用端子(遠隔操作装置のREM端子)、114 接続用端子(遠隔操作装置のPL端子)、120 遠隔操作装置

Claims (3)

  1. 複数の発電機を電気負荷に接続可能な導電路と、前記導電路を開閉する開閉装置とを備え、前記導電路を介して前記複数の発電機を前記電気負荷に接続して並列運転させる接続装置において、前記複数の発電機の接続用端子を介して前記複数の発電機のそれぞれから機種IDを示す信号を入力し、前記入力した信号に示される機種IDが予め記憶されているデータに該当するか否か判定する機種ID判定手段と、前記入力した信号に示される機種IDが前記データに該当すると判定されるとき、前記開閉装置を閉鎖して前記導電路を介して前記複数の発電機を前記電気負荷に接続すると共に、前記開閉装置を閉鎖した後、前記導電路を流れる電流の有無を検出し、前記電流が検出されないとき、前記開閉装置を開放して前記導電路を開放する開閉装置駆動手段とを備えたことを特徴とする発電機の並列運転接続装置。
  2. 前記予め記憶されているデータが複数の機種IDを含むと共に、前記開閉装置駆動手段は前記入力した信号に示される機種IDが前記データに含まれる複数の機種IDのいずれかに該当すると判定されるとき、前記開閉装置を閉鎖して前記複数の発電機を前記電気負荷に接続することを特徴とする請求項1記載の発電機の並列運転装置。
  3. 前記接続用端子が、前記発電機の故障診断機能または遠隔操作装置の接続用端子であることを特徴とする請求項1または2記載の発電機の並列運転装置。
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