JP5554505B2

JP5554505B2 - 発電機の電圧切替装置

Info

Publication number: JP5554505B2
Application number: JP2009093555A
Authority: JP
Inventors: 三雄永田; 克明田中
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: JP2010246297A

Description

本発明は、発電機の電圧切替装置に関し、詳しくは、操作盤に設けたスイッチによってエンジン発電機の出力電圧を切替可能としたエンジン発電機における電圧切替装置に関する。

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では、発電機の設置場所や使用目的に応じて出力電圧を切り替えるようにしている。出力電圧を誤った場合は、発電機が損傷したり、発電機に接続された負荷が損傷したりするおそれがあるため、エンジンを始動して発電機を稼働させる前に、出力電圧を確認する必要がある。このため、出力電圧を変更する電圧変更スイッチと、変更可能な電圧に対応した切換位置を有する確認スイッチとを設け、両スイッチの位置が一致したときにのみ発電機を出力可能としたり（例えば、特許文献１参照。）、エンジン始動後には出力電圧の変更操作を防止したりする回路が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−８７２６８号公報特開平１０−２１０７９７号公報

可搬式のエンジン発電機は、工事現場やイベント会場などで使用されることが多く、そのほとんどがレンタル業者からのレンタルとなっている。レンタル業者では、エンジン発電機の使用者から発電機の容量や電圧などの仕様を連絡して貰い、容量に応じた機種を選定し、出力電圧を連絡を受けた電圧に設定して使用者宛に出荷している。このとき、連絡ミスや発電機使用当日の突然の負荷変更などがあると、設定した発電機電圧と負荷の電圧とが異なってしまうおそれがある。両電圧が異なった状態で発電機の運転を開始すると、前述のように発電機や負荷が損傷してしまう。

このため、特許文献１に記載されたものでは、確認スイッチを操作するようにしているが、発電機に設定された電圧と確認スイッチで選択した電圧とが異なる場合、当然のことながら、確認スイッチを操作してもエンジンが始動しなかったり、エンジンは始動しても発電機からの出力がなかったりする。

このような確認作業を行う機種に不慣れな使用者は、発電機が故障していると判断してレンタル業者や製造メーカーに問い合わせを行うため、使用者に余計な手間を掛けるだけでなく、レンタル業者や製造メーカーの担当者にとっても問題となる。また、特許文献２に記載されたものでは、始動時に異なった電圧が負荷に出力されてしまうおそれがある。

そこで本発明は、発電機の出力電圧を負荷の仕様に合わせた電圧に簡単かつ確実に設定することができるエンジン発電機の電圧切替装置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、本発明の発電機の電圧切替装置は、エンジンにより駆動される同期発電機から出力する電圧を切替設定する電圧設定スイッチを備えた発電機の電圧切替装置において、前記電圧設定スイッチは、複数の出力電圧のいずれか一つを選択して設定する電圧設定位置と、該電圧設定位置から離れた待機位置とを備え、前記電圧設定位置で出力電圧を設定した後に前記待機位置に復帰するスイッチであって、前記同期発電機の結線を組み替えて出力電圧を切り替える電磁接触器を作動させるものであり、該電磁接触器は、エンジン停止時に待機位置に復帰する電磁接触器であることを特徴としている。また、前記電圧設定スイッチによる電圧設定が未設定の状態でエンジンを始動する操作を行ったときに電圧未設定を警告する警告手段を備えていること、前記電圧設定スイッチによる電圧設定が未設定の状態ではエンジンを始動不可とする電気回路を備えていることを特徴としている。

本発明の発電機の電圧切替装置によれば、電圧設定スイッチが待機位置を備えていることから、例えば、レンタル業者が使用者にエンジン発電機を出荷する際に、予定されている負荷の仕様に合わせた電圧に設定することなく、電圧設定スイッチを待機位置に設定して出荷することにより、使用者が負荷の仕様に合わせて電圧を設定するので、設定間違いによって負荷や発電機が損傷することを防止できる。

特に、電圧設定スイッチが待機位置にあるときに警告ランプを点灯させることにより、電圧の設定操作を促すことができる。さらに、電圧設定スイッチが待機位置ではエンジンが始動しないように形成することにより、異なった出力電圧が負荷に供給されることを確実に防止できる。また、エンジン停止時に自動的に待機位置に復帰するように形成することにより、エンジン始動前に電圧設定を必ず行うことになるので、異なった出力電圧が負荷に供給されることを、より確実に防止できる。

本発明の発電機の電圧切替装置の一形態例を示す説明図である。発電機に設けられた操作パネルの一形態例を示す正面図である。本発明の発電機の電圧切替装置の一形態例を示す回路図である。本発明の発電機の電圧切替装置の他の形態例を示す回路図である。

図１及び図２に示すように、本形態例に示す発電機の電圧切替装置は、エンジンにより駆動される同期発電機から出力する電圧を、操作パネル１１に設けられた電圧設定スイッチ１２により、例えば２００Ｖと４００Ｖとに切替設定するものであって、電圧設定スイッチ１２には、２００Ｖ設定位置１３と、４００Ｖ設定位置１４とに加えて、両設定位置１３，１４から離れた待機位置（neutral：中立位置）１５が設けられている。

電圧設定スイッチ１２が待機位置１５にあるときには、バッテリー１６から主スイッチ（キースイッチ）１７を介して供給される制御電流が中立接点１５ａからランプ回路１８ａに流れ、警告ランプ１８が通電状態となって点灯する。電圧設定スイッチ１２を待機位置１５から２００Ｖ設定位置１３に回すと、制御電流が２００Ｖ接点１３ａに流れ、スタータ回路１９ａを通ってスタータ制御部１９がエンジン始動可能な状態になるとともに、警告ランプ１８が消灯する。同様に、電圧設定スイッチ１２を待機位置１５から４００Ｖ設定位置１４に回すと、制御電流が４００Ｖ接点１４ａに流れ、警告ランプ１８が消灯してスタータ制御部１９がエンジン始動可能な状態になる。

このように、電圧設定スイッチ１２に待機位置１５を設けておくことにより、エンジン発電機の使用場所が変わったり、接続する負荷の仕様が変わったりする場合などに、電圧設定スイッチ１２を待機位置１５に設定しておくことにより、次の使用時に負荷の仕様と異なった出力電圧で運転されてしまうことを防止できる。例えば、レンタル業者がエンジン発電機を出荷するときに、使用者から連絡を受けた電圧仕様に関係なく、電圧設定スイッチ１２を待機位置１５に設定して出荷することにより、使用者がキースイッチ１７を操作してエンジンを始動させようとしたときに、警告ランプ１８が点灯して出力電圧が設定されていないためにエンジンを始動できないことを知ることができる。

特に、警告ランプ１８の近傍に、「電圧を選択して下さい。」というような電圧未設定を警告するメッセージ２０を設けておくことにより、使用者に電圧が設定されていないので電圧を設定するように促すことができる。したがって、使用者は、エンジン発電機に接続した負荷に合わせて電圧設定スイッチ１２を待機位置１５から２００Ｖ設定位置１３又は４００Ｖ設定位置１４に回して電圧設定操作を行ってからエンジンを始動することになる。

これにより、レンタル業者がエンジン発電機を使用者に出荷するときに、電圧設定スイッチ１２を使用者の要望とは異なる電圧に設定してしまったり、使用者がレンタル業者に連絡した負荷とは異なる負荷を使用したりして、負荷に異なる電圧を供給し、発電機や負荷を損傷させるおそれがなくなる。

図３は、本発明の発電機の電圧切替装置の一形態例を示す回路図であって、電圧設定スイッチ１２としてモーメンタリスイッチを使用し、電圧設定スイッチ１２を自動的に待機位置１５に復帰させるとともに、制御電流が断たれるエンジン停止時には、同期発電機２１の電機子巻線の結線状態も自動的に解除するように形成した電気回路を示している。

キースイッチ１７を操作したときにバッテリー１６から供給される制御電流の回路２２には、定常時には待機位置１５にある電圧設定スイッチ１２を２００Ｖ設定位置１３に操作することによって通電状態となる２００Ｖ側の第１リレー２３と、電圧設定スイッチ１２を４００Ｖ設定位置１４に操作することによって４００Ｖ側の第２リレー２４とが設けられている。

また、キースイッチ１７から警告ランプ１８に接続するランプ回路１８ａには、前記第１リレー２３により開作動する第１常閉ランプ接点２３ａと、前記第２リレー２４により開作動する第２常閉ランプ接点２４ａとが直列に設けられてアンド回路を構成しており、両リレー２３，２４の非作動時には、両ランプ接点２３ａ，２４ａが共に閉じてランプ回路１８ａが通電状態となるので、前記警告ランプ１８が点灯する。

また、スタータ制御部１９に接続するスタータ回路１９ａには、前記第１リレー２３により閉作動する第１常開スタータ接点２３ｂと、前記第２リレー２４により閉作動する第２常開スタータ接点２４ｂとが並列に設けられてオア回路を構成しており、両リレー２３，２４の非作動時には、スタータ制御部１９には制御電流は流れず、両リレー２３，２４のいずれか一方が閉じたときにスタータ制御部１９に制御電流が流れ、スタータ制御部１９がエンジン始動可能状態となるようにしている。

さらに、両リレー２３，２４には、電圧設定スイッチ１２が待機位置１５に復帰した後も、両リレー２３，２４を通電状態に保持するための第１常開接点２３ｃと第２常開接点２４ｃとがそれぞれ並列に設けられるとともに、両リレー２３，２４のいずれか一方のリレーが通電状態のときに他方のリレーが通電状態になることを防止するため、２００Ｖ設定位置１３の回路部分で４００Ｖ側の第２リレー２４によって開作動する第１常閉保護接点２４ｄと、４００Ｖ設定位置１４の回路部分で２００Ｖ側の第１リレー２３によって開作動する第２常閉保護接点２３ｄとがそれぞれ設けられている。さらに、２００Ｖ及び４００Ｖのいずれかに選択されているかを表示するための２００Ｖ選択ランプ２３ｅと、４００Ｖ選択ランプ２４ｅとが設けられている。

同期発電機２１における電機子巻線の結線状態の切り替えは、両リレー２３，２４により、２個の２００Ｖ側電磁接触器２５ａ，２５ｂと、１個の４００Ｖ側電磁接触器２６とを作動させて行うように形成されている。

一方の２００Ｖ側第１電磁接触器２５ａは、第１リレー２３により作動する第１電磁コイルＭ１により、同期発電機２１の三相の電機子巻線からの接点Ｕ１，Ｕ２、接点Ｖ１，Ｖ２、接点Ｗ１，Ｗ２をそれぞれ接続し、他方の２００Ｖ側第２電磁接触器２５ｂは、第１リレー２３により作動する第２電磁コイルＭ２により、同期発電機２１の三相の電機子巻線からの各接点Ｘ，Ｙ，Ｚを中性点からの接点Ｏにそれぞれ接続するもので、これらの２００Ｖ側電磁接触器２５ａ，２５ｂが作動することによって２００Ｖが出力される。

また、４００Ｖ側電磁接触器２６は、第２リレー２４で作動する第３電磁コイルＭ３により、同期発電機２１の三相の電機子巻線からの各接点Ｘ，Ｙ，Ｚを各接点Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２にそれぞれ接続することによって４００Ｖが出力されるように形成されている。

エンジン発電機を使用するためにキースイッチ１７を操作してエンジンを始動しようとしたとき、初期段階では、電圧設定スイッチ１２は待機位置１５にあり、閉状態の第１，第２常閉保護接点２３ｄ，２４ｄには制御電流が流れず、他の接点は、第１，第２常閉ランプ接点２３ａ，２４ａ以外は全て開いていることから、制御電流は、バッテリー１６からキースイッチ１７、第１常閉ランプ接点２３ａ、第２常閉ランプ接点２４ａ、ランプ回路１８ａを通って警告ランプ１８に流れ、警告ランプ１８が点灯した状態となり、スタータ制御部１９には制御電流が流れないことから、エンジンを始動することはできない。

出力電圧を４００Ｖに設定してエンジン発電機を運転する場合は、電圧設定スイッチ１２を待機位置１５から，図において時計回りに回動させて４００Ｖ設定位置１４を選択するとともにキースイッチ１７を操作すると、回路２２からの制御電流が電圧設定スイッチ１２を通って４００Ｖ設定回路２７に流れ、第２リレー２４が作動して第２常閉ランプ接点２４ａ及び第１常閉保護接点２４ｄが開き、第２常開スタータ接点２４ｂ及び第２常開接点２４ｃが閉じる。

したがって、警告ランプ１８への制御電流が断たれて警告ランプ１８が消灯するとともに、第２常開スタータ接点２４ｂを介してスタータ制御部１９に制御電流が流れることによりエンジンが始動する。同時に、第２常開接点２４ｃが閉じることによって第２リレー２４への通電が保持されるとともに、第３電磁コイルＭ３が通電状態となり、４００Ｖ側第３電磁接触器２６の各接点Ｘ，Ｙ，Ｚを４００Ｖ側の接点Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に接続させる。これにより、電機子巻線Ｕａ，Ｕｂ、電機子巻線Ｖａ，Ｖｂ、電機子巻線Ｗａ，Ｗｂがそれぞれ直列に結線された状態になり、遮断器２８を介して出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに三相４００Ｖが出力される。

エンジン始動後は、閉じ状態の第２常開接点２４ｃによって第２リレー２４への通電状態が保持されるので、電圧設定スイッチ１２が待機位置１５に自動的に復帰しても、第３電磁コイルＭ３への通電状態が維持され、三相４００Ｖが連続して出力される。４００Ｖで運転中に、電圧設定スイッチ１２を誤って２００Ｖ設定位置１３に操作しても、第１常閉保護接点２４ｄが開いているので第１リレー２３には制御電流が流れず、第１リレー２３が作動することはなく、三相４００Ｖの運転が継続される。また、キースイッチ１７をＯＦＦ位置にすると、バッテリー１６からの制御電流が断たれるので、第２リレー２４が非作動状態となり、第２常開接点２４ｃが開くことによって第３電磁コイルＭ３が消磁され、第３電磁接触器２６が待機位置に戻って各電機子巻線の結線状態も解除される。

一方、出力電圧を２００Ｖに設定してエンジン発電機を運転する場合は、電圧設定スイッチ１２を待機位置１５から，図において反時計回りに回動させて２００Ｖ設定位置１３を選択するとともにキースイッチ１７を操作する。これにより、回路２２からの制御電流が電圧設定スイッチ１２を通って２００Ｖ設定回路２９に流れ、第１リレー２３が作動して第１常閉ランプ接点２３ａ及び第２常閉保護接点２３ｄが開き、第１常開スタータ接点２３ｂ及び第１常開接点２３ｃが閉じるので、警告ランプ１８が消灯し、第１常開スタータ接点２３ｂを介してスタータ制御部１９に制御電流が流れてエンジンが始動する。

さらに、第１常開接点２３ｃが閉じることによって第１リレー２３への通電が保持されるとともに、第１電磁コイルＭ１及び第２電磁コイルＭ２が通電状態となり、２００Ｖ側第１電磁接触器２５ａの接点Ｕ１，Ｕ２、接点Ｖ１，Ｖ２、接点Ｗ１，Ｗ２がそれぞれ接続状態になるとともに、２００Ｖ側第２電磁接触器２５ｂの各接点Ｘ，Ｙ，Ｚが接点Ｏにそれぞれ接続した状態になる。

これにより、電機子巻線Ｕａ，Ｕｂ、電機子巻線Ｖａ，Ｖｂ、電機子巻線Ｗａ，Ｗｂがそれぞれ並列に結線された状態になり、遮断器２８を介して出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに三相２００Ｖが出力される。三相２００Ｖを出力している間は、前記同様に、閉状態の第１常開接点２３ｃによって第１リレー２３の作動状態が保持されるとともに、開状態の第２常閉保護接点２３ｄによって第２リレー２４への通電が防止される。

図４は、本発明の発電機の電圧切替装置の他の形態例を示す回路図であって、電圧設定スイッチ１２として自動復帰する２００Ｖ用押しボタンスイッチ１２ａと、４００Ｖ用押しボタンスイッチ１２ｂとをそれぞれの回路に使用した例を示している。なお、以下の説明において、図３に示した電気回路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、２００Ｖ用押しボタンスイッチ１２ａを押して２００Ｖ設定位置１３を通電状態としてキースイッチ１７を操作すると、第１リレー２３の作動により、警告ランプ１８が消灯してエンジンが始動するとともに、２００Ｖ側電磁接触器２５ａ，２５ｂが作動して２００Ｖが出力され、２００Ｖ用押しボタンスイッチ１２ａが待機位置に復帰しても、第１リレー２３は作動状態を継続し、２００Ｖが連続して出力され、４００Ｖへの切り替えは防止される。出力電圧を４００Ｖに切替設定した場合も、前記同様に、４００Ｖが連続して出力され、２００Ｖへの切り替えは防止される。

なお、電圧設定スイッチ１２として、前記モーメンタリスイッチや複数の押しボタンスイッチではなく、待機位置を有する一般的な切替スイッチを用いることもできる。この場合、電圧設定スイッチ１２によって４００Ｖ設定回路２７又は２００Ｖ設定回路２９への通電状態が保持されるので第１常開接点２３ｃ，２４ｃは不要になるが、電圧設定スイッチ１２を待機位置に戻すのは手動操作となる。また、電圧未設定を警告する警告手段は、前記警告ランプ１８の他、ブザーなどを用いることができる。また、電圧未設定でエンジンは始動するが、電磁接触器が作動せずに同期発電機から電圧が出力されないように形成することもできる。

１１…操作パネル、１２…電圧設定スイッチ、１２ａ…２００Ｖ用押しボタンスイッチ、１２ｂ…４００Ｖ用押しボタンスイッチ、１３…２００Ｖ設定位置、１３ａ…２００Ｖ接点、１４…４００Ｖ設定位置、１４ａ…４００Ｖ接点、１５…待機位置、１５ａ…中立接点、１６…バッテリー、１７…キースイッチ、１８…警告ランプ、１８ａ…ランプ回路、１９…スタータ制御部、１９ａ…スタータ回路、２０…メッセージ、２１…同期発電機、２２…制御電流の回路、２３…第１リレー、２３ａ…第１常閉ランプ接点、２３ｂ…第１常開スタータ接点、２３ｃ…第１常開接点、２３ｄ…第２常閉保護接点、２３ｅ…２００Ｖ選択ランプ、２４…第２リレー、２４ａ…第２常閉ランプ接点、２４ｂ…第２常開スタータ接点、２４ｃ…第２常開接点、２４ｄ…第１常閉保護接点、２４ｅ…４００Ｖ選択ランプ、２５ａ…２００Ｖ側第１電磁接触器、２５ｂ…２００Ｖ側第２電磁接触器、２６…４００Ｖ側電磁接触器、２７…４００Ｖ設定回路、２８…遮断器、２９…２００Ｖ設定回路、Ｍ１…第１電磁コイル、Ｍ２…第２電磁コイル、Ｍ３…第３電磁コイル、Ｕ，Ｖ，Ｗ…出力端子、Ｕａ，Ｕｂ，Ｖａ，Ｖｂ，Ｗａ，Ｗｂ…電機子巻線

Claims

エンジンにより駆動される同期発電機から出力する電圧を切替設定する電圧設定スイッチを備えた発電機の電圧切替装置において、前記電圧設定スイッチは、複数の出力電圧のいずれか一つを選択して設定する電圧設定位置と、該電圧設定位置から離れた待機位置とを備え、前記電圧設定位置で出力電圧を設定した後に前記待機位置に復帰するスイッチであって、前記同期発電機の結線を組み替えて出力電圧を切り替える電磁接触器を作動させるものであり、該電磁接触器は、エンジン停止時に待機位置に復帰する電磁接触器であることを特徴とする発電機の電圧切替装置。
前記電圧設定スイッチによる電圧設定が未設定の状態でエンジンを始動する操作を行ったときに電圧未設定を警告する警告手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の発電機の電圧切替装置。
前記電圧設定スイッチによる電圧設定が未設定の状態ではエンジンを始動不可とする電気回路を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の発電機の電圧切替装置。