JP6448988B2 - エンジン駆動発電機 - Google Patents

Description

本発明はエンジン駆動発電機に関し，より詳細にはディーゼルエンジンを搭載したエンジン駆動発電機に関する。

発電機本体と，これを駆動するエンジンを共に備えたエンジン駆動発電機は，商用電源を確保できない屋外の作業現場，例えば土木・建築現場や，屋外イベント会場等で電源を確保する際に使用されていると共に，停電時や災害時における非常用の電源としても使用されている。

このエンジン駆動発電機に設けられた発電機本体は，エンジン駆動発電機に接続されて電力の供給を受ける電気機器による電力消費量が増大する程，回転に要するトルクが増大し，また，電力消費量が減少するに従い，回転に要するトルクが減少する。

そのため，電気機器を接続していない，あるいは接続された電気機器が電力を消費していない状態での運転（以下，本明細書において「無負荷運転」という），或いは，電気機器による消費電力が僅かな状態での運転（以下，本明細書において「軽負荷運転」という。）を行う場合には，発電機本体を駆動するエンジンにかかる負荷トルクは小さなものとなる。

ここで，エンジン駆動発電機に搭載するエンジンとしては，一般にディーゼルエンジンが採用されているが，ディーゼルエンジンを搭載したエンジン駆動発電機において前述した無負荷運転，あるいは，軽負荷運転を行うと，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルが多量に発生する。

すなわち，前述した無負荷運転時，あるいは軽負荷運転時には，エンジンにかかる負荷が小さく，そのため，シリンダ内に噴射される燃料噴射量が少なくなることから，燃料の燃焼に伴う発熱量も低下し，シリンダ内の燃焼温度が低下する。この燃焼温度の低下によって燃料が燃焼し難くなることで，噴射された燃料の一部が燃焼されないまま未燃焼ガスとして残る。

また，エンジン駆動発電機のエンジンは，接続された電気機器による電力消費量が大きい状態での運転（本明細書において「高負荷運転」という。），あるいは，発電機本体の定格出力に対応する電力消費が行われている状態での運転（本明細書において「全負荷運転」という。）が行われる際に最大出力が得られるよう，ピストンやピストンリングを，高負荷運転時，あるいは全負荷運転時における燃焼温度下で膨張した時に，シリンダ内壁とピストンリングとの間に最適な摺動状態が得られるように設計される。

そのため，高負荷運転時あるいは全負荷運転時に比較して燃焼温度が低くなっている無負荷運転時あるいは軽負荷運転時には，ピストンやピストンリングの膨張が不十分であるために，ピストンリングとシリンダ内壁間に生じる隙間が大きくなり，シリンダ内壁に付着したエンジンオイルを十分に掻き取ってオイルパンに戻すことができず，エンジンオイルがシリンダ内壁に付着し，燃焼温度が低いこととも相俟って多量の未燃焼エンジンオイルが発生する。

その結果，燃焼工程に続き行われる排気工程において，シリンダ内の未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルは，排気ガスと共に排気経路に排出され，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルとスス等が結合した，粘り気のあるカーボン（タール状の液体）が排気経路の内壁に付着して堆積すると共に，排気と共にテールパイプの出口より湿った状態のカーボンや未燃焼エンジンオイルが飛散する等して，エンジン駆動発電機のボンネットに付着して汚れやシミを作る。

また，前述した未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルの混入により白煙を伴う排気ガスが発生する。

このように，エンジン駆動発電機を軽負荷で運転することにより未燃焼ガスが発生し，この未燃焼ガスの発生により，「排気ガス中の未燃焼ガスが蒸発しきれずに排気系に付着したり，霧状になり，白煙となって放出される」（特許文献１［0004］欄）という問題を解消するために，ディーゼルエンジンの排気経路に電気ヒータを設け，ディーゼルエンジンの定格回転状態を検出する定格回転検出手段と，発電機本体の負荷状態を検出する負荷検出手段と，前記定格回転検出手段が定格回転状態を検出した信号と前記負荷検出手段が設定値以下状態を検出した信号とにより前記電気ヒータに通電する電気回路とを設け，前記電気ヒータによる加熱によって排気ガス中の未燃焼ガスを気化させて燃焼させることで，白煙の発生を低減する白煙低減装置を備えたエンジン駆動発電機が提案されている（特許文献１の請求項１）。

特開２００６−２２６２３３号公報

ディーゼルエンジンを搭載したエンジン駆動発電機において，無負荷運転あるいは軽負荷運転時に発生した未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルの一部は，前述したように白煙やタール状の液体として排気ガスと共に機外に排出される。

しかし，エンジン内で発生した未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルは，その全てが排気ガスと共に排出される訳ではなく，前述したようにスス等と結合して粘り気のあるカーボンとして，ピストンの側面，バルブ，排気管の内面等に付着する。

このようにしてピストンの側面，バルブ，排気管の内面に付着したカーボンは，無負荷運転，あるいは軽負荷運転を継続する限りでは大きな問題を起こさないが，このようなカーボンが付着した状態でエンジン駆動作業機に高負荷運転，あるいは全負荷運転を行わせると，シリンダ内の燃焼温度や排気路内の排気温度が上昇して，ピストンの側面，バルブ，排気管の内面等に付着していたカーボンが炭化して固まる。

その結果，ピストンやバルブの摺動抵抗や排気管の排気抵抗が大幅に増大し，これらの抵抗の増大はエンジンの出力を低下させる結果，必要な電力を発生させることができなくなる。

また，付着したカーボンの量によっては，ピストンやバルブにかじりや焼き付きが発生し，また，排気管内で火炎が発生する等して，エンジンを故障させてしまうこともあり得る。

そのため，消費電力に対し余力のある比較的大型のエンジン駆動発電機を使用する等して，普段，高負荷運転や全負荷運転をさせる機会のないエンジン駆動発電機を高負荷運転，あるいは全負荷運転させる場合や，停電や災害の発生時等の有事においてしか使用しない非常用電源として設置しているエンジン駆動発電機を，定期的に行うメンテナンスで動作確認する際に，無負荷運転，あるいは軽負荷運転しか行っていない場合では，気付かないうちにカーボンの堆積が進行し，有事の際等に，いざ，エンジン駆動発電機を高負荷運転あるいは全負荷運転させようとすると，必要な電力が得られない，あるいは故障してしまうといった重大な問題が生じ得る。

このように，エンジン駆動発電機を無負荷運転，あるいは低負荷運転する場合に予想される弊害に対し，前掲の特許文献１として紹介した白煙低減装置を備えたエンジン駆動発電機では，ディーゼルエンジンが定格回転状態で，かつ，軽負荷状態にあるとき，排気経路内に設けた電気ヒータを作動させることで，排気経路内を通過する未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルを気化して燃焼させることで，白煙の発生を防止することができるようになっている。

しかし，特許文献１に記載のエンジン駆動発電機では，一旦発生した未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルを，排気経路内において『事後的』に気化，燃焼させて除去することにより白煙の低減を図るものであり，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルの発生自体を防止，あるいは減少させるようというものではない。

その結果，排気経路内において気化した未燃焼ガスである白煙の発生については低減することができるかも知れないが，排気経路よりも上流側で生じるピストンの側面やバルブに対するカーボンの付着を防止できるものとはなっておらず，また，エンジンオイル等と結合して排気管の内壁にこびり付いたカーボン等，気化・燃焼させ難いものも除去できず，このようなカーボンの堆積によって無負荷運転あるいは低負荷運転を継続した後に，高負荷運転あるいは全負荷運転を行うと，必要な出力が得られない，あるいは，エンジンが破損するといった重大な問題が生じ得る。

しかも，ユーザは，白煙が混ざるといった排気ガスの異常を手掛かりの一つとして，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルの発生を認識するのが一般的であるが，特許文献１に記載の発明では，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイルが発生しているにも拘わらず，ユーザがこれを認識するための手掛かりとする白煙の発生のみを低減させてしまっているために，ディーゼルエンジンに致命的な損傷を与えかねないピストンやバルブ，排気経路内壁に対する前述したカーボンの堆積を，ユーザが予測することを却って困難にしている。

本発明は，上記従来技術における欠点を解消するために成されたものであり，駆動源としてディーゼルエンジンを備えたエンジン駆動発電機において，無負荷運転，あるいは，軽負荷運転を行った場合であっても，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイル，スス等の発生を防止，あるいは大幅に低減することができ，その結果，排気ガスに白煙が混ざり，あるいは排気ガスと共にタール状の液体等が飛散してボンネットを汚すといった問題の発生を防止できるだけでなく，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイル，スス等の発生に伴って生じるピストンやバルブ，排気管内面に対するカーボンの付着や堆積を防止でき，その結果，長期に亘り無負荷運転あるいは低負荷運転のみを行っていた状態から，高負荷運転あるいは全負荷運転を行った場合であっても，エンジンの出力低下や破損が発生するといった重大な問題の発生を防止できるエンジン駆動発電機を提供することを目的とする。

以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。

上記目的を達成するために，本発明のエンジン駆動発電機１は，
水冷式のディーゼルエンジンであるエンジン２０と，前記エンジン２０により駆動される発電機本体３と，前記発電機本体３に主供給回路７０を介して接続された出力端子台７１を備え，前記出力端子台７１に接続された電気機器５に対し，前記発電機本体３で発生した電力を供給可能に構成したエンジン駆動発電機１において，
前記発電機本体３が発電した電力によって作動し，前記エンジン２０の冷却水を加熱する電気ヒータ４４と，
該電気ヒータ４４のＯＮ，ＯＦＦを制御するヒータ制御手段３０を設け，
該ヒータ制御手段３０が，前記出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力が所定の加熱開始基準値以下であるとき前記電気ヒータ４４をＯＮとし，前記エンジン２０の負荷トルクを増大させて前記エンジン２０のシリンダ内の燃焼温度を未燃焼ガス及び未燃焼オイルの発生を防止又は減少し得る温度に上昇させると共に，所定の加熱終了基準値を超えたとき，前記電気ヒータ４４をＯＦＦとすることを特徴とする（請求項１）。

上記構成のエンジン駆動発電機１において，前記加熱開始基準値を，前記加熱終了基準値に対し低く設定するものとしても良い（請求項２）。

前記ヒータ制御手段は，前記消費電力が加熱開始基準値以下の状態を所定時間継続したときに前記電気ヒータをＯＮにするものとしても良く，及び／または，前記消費電力が加熱終了基準値を超えた状態を所定時間継続したときに前記電気ヒータをＯＦＦにするものとしても良い（請求項３，４）。

更に，前記ヒータ制御手段３０は，
前記出力端子台７１に接続された電気機器５による消費電力の変化に応じて変化する可変信号を出力する可変信号出力手段（３１，３１’）と，
前記可変信号出力手段（３１，３１’）が出力した前記可変信号に基づいて，前記発電機本体３と前記電気ヒータ４４間を接続するヒータ用電源回路７４を開閉する開閉手段３２を備えた構成とすることができる（請求項５）。

上記構成のヒータ制御手段３０において，前記可変信号出力手段を，前記主供給回路７０に取り付けた変流器３１によって構成し，該変流器３１の二次電流を前記可変信号として前記開閉手段３２に出力するように構成しても良い（請求項６）。

また，前記可変信号出力手段として，前記エンジン２０のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ：Engine Control Unit）３１’を使用することができ，該ＥＣＵの負荷率信号，又は燃料噴射量信号を前記可変信号として前記開閉手段３２に出力するように構成しても良い（請求項７）。

以上で説明した本発明の構成により，本発明のエンジン駆動発電機１によれば，以下の顕著な効果を得ることができた。

エンジンの冷却水を加熱する電気ヒータ４４と，前記電気ヒータ４４のＯＮ，ＯＦＦを制御するヒータ制御手段３０を設け，前記ヒータ制御手段３０を，前記出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力が所定の加熱開始基準値以下であるとき前記電気ヒータ４４をＯＮとするように構成したことで，出力端子台７１に電気機器５を接続していない無負荷運転，あるいは，小消費電力の電気機器５のみを接続した低負荷運転の状態にある場合であっても，電気ヒータ４４によって冷却水が加熱されることでエンジン２０の温度が上昇し，シリンダ内の燃焼温度を上昇させることができた。

特に，エンジン駆動発電機１の始動直後では，エンジン２０や冷却水の温度が低下していてシリンダ内の燃焼温度はより低いものとなるが，無負荷あるいは軽負荷運転状態の場合に電気ヒータ４４をＯＮとすることで，冷却水の温度，従ってエンジン２０の温度を上昇させることでシリンダ内の燃焼温度を素早く高めることができ，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイル，スス等の発生を素早く抑制することができた。

また，電気ヒータ４４をＯＮとすることで，発電機本体３で発生した電力が電気ヒータ４４によって消費されるため，電気ヒータ４４の消費電力分，エンジン２０にかかる負荷トルクが高まることによってもエンジン２０のシリンダ内における燃焼温度が上昇する。

このように，冷却水の加熱によってエンジン２０の温度が上昇することと，エンジン２０にかかる負荷トルクが増加することの相乗効果によって，エンジン２０のシリンダ内における燃焼温度を上昇させることができ，これにより未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイル，スス等の発生を防止，あるいは大幅に減少させることができ，その結果，白煙の発生，タール状の液体の飛散に伴うボンネットの汚染が防止できるだけでなく，エンジン２０に対し深刻なダメージを与えるおそれのあるピストンの側面，バルブ，排気経路等に対するカーボンの堆積を好適に防止することができた。

その結果，例えば長期間，無負荷運転あるいは軽負荷運転しか行っていない状態のエンジン駆動発電機１を，高負荷運転，あるいは全負荷運転させた場合であっても，エンジン２０の出力低下や破損などが発生する危険性を大幅に低減させることができた。

前記加熱開始基準値を，前記加熱終了基準値に対し低く設定した構成にあっては，瞬間的な消費電力の増減によって電気ヒータ４４のＯＮ，ＯＦＦが無駄に繰り返されることを防止でき，これにより構成機器の寿命を延ばすことができた。

また，前述のヒータ制御手段３０は，前記消費電力が加熱開始基準値以下の状態を所定時間継続したときに前記電気ヒータをＯＮにする，及び／または，前記消費電力が加熱終了基準値を超えた状態を所定時間継続したときに前記電気ヒータをＯＦＦにする構成にあっては，瞬間的な消費電力の増減によって電気ヒータ４４のＯＮ，ＯＦＦが無駄に繰り返されることを防止でき，これにより構成機器の寿命を延ばすことができた。

前述のヒータ制御手段３０は，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力の変化に応じて変化する可変信号を出力する可変信号出力手段（３１，３１’）と，前記可変信号出力手段（３１，３１’）が出力した前記可変信号に基づいて前記発電機本体３と前記電気ヒータ４４間を接続するヒータ用電源回路７４を開閉制御する電磁接触器等の開閉手段３２という，比較的簡単な構造によって実現可能である。

前述の可変信号出力手段として，主供給回路７０に取り付けた変流器３１を使用することができ，この変流器３１の二次電流を前述の可変信号として利用することで，比較的簡単に消費電力の変化を計測することができた。

また，前述の可変信号出力手段として，エンジンのＥＣＵ３１’を使用すると共に，ＥＣＵ３１’が出力する負荷率信号，又は燃料噴射量信号を前述の可変信号として利用することで，既存のエンジン駆動発電機１が備えている構成であるＥＣＵ３１’を可変信号出力手段としても使用することができ，装置構成の簡略化と部品点数の減少に伴う低コスト化を実現することができた。

エンジン駆動発電機の全体構成を示す概略図。 本発明のエンジン駆動発電機の冷却水系統図。 本発明のエンジン駆動発電機の電気回路図。 電圧切替手段を備えた本発明のエンジン駆動発電機の電気回路図。 ヒータ制御手段の変形例を示す本発明のエンジン駆動発電機の電気回路図。

以下に，添付図面を参照しながら本発明のエンジン駆動発電機１について説明する。

図１は本発明のエンジン駆動発電機１の概略図であり，図示の例において，エンジン駆動発電機１は，フレーム１１とボンネット１２によって構成されたパッケージ１０内に必要な機器を収容したパッケージ型のエンジン駆動発電機１として構成している。

パッケージ１０を構成する前述のフレーム１１は，エンジン駆動発電機１の構成機器を搭載するための基台であり，このフレーム１１上に，水冷式のエンジン（ディーゼルエンジン）２０，前記エンジン２０によって駆動される発電機本体３の他，冷却ファン２１，ラジエータ２２，マフラー２３，その他のエンジン駆動発電機１の構成機器を搭載すると共に，これらの機器を搭載したフレーム１１上を箱型のボンネット１２によって覆うことでパッケージ化している。

前述のパッケージ１０内の空間は，仕切壁１３によって作業機室１０ａと排風室１０ｂの２室に区画されており，このうちの作業機室１０ａ内にはエンジン２０や発電機本体３を収容すると共に，排風室１０ｂ内にはマフラー２３やテールパイプ２４等の排気系統を構成する機器を収容している。

前述の排気系統は，本実施形態にあっては，エンジン２０の排気口（図示せず）に接続された排気管（図示せず），前記排気管に接続されたマフラー２３，前記マフラー２３の出口に接続されて，マフラー２３を通過した排気ガスを大気へ放出するテールパイプ２４によって構成しているが，この構成に限定されず，前記マフラー２３に替えてＤＰＦ（Diesel particulate filter）を設けてもよく，またはマフラーの一次側（エンジン側）にＤＰＦを設ける等してもよい。

前述の仕切壁１３には，作業機室１０ａと排風室１０ｂとを連通する連通口１４が開口しており，この連通口１４に対向してエンジン２０を冷却した冷却水を熱交換するラジエータ２２を配置し，ラジエータ２２に対しエンジン１０側に，ラジエータ２２に向かう冷却風を発生させる冷却ファン２１を配置している。

従って，冷却ファン２１が回転して冷却風が発生すると，作業機室１０ａ内の空気がラジエータ２２を通過して，ラジエータ２２内の冷却水と熱交換された後，排風室１０ｂに導入され，排風室１０ｂの上部に設けられた放気口１５を介してパッケージ１０外に放出される。

本発明のエンジン駆動発電機１における冷却水流路の構成例を，図２の冷却水系統図に示す。

水冷式のエンジン２０には，シリンダーブロック等にウォータジャケット２５と呼ばれる冷却水を導入するための空間が形成されており，このウォータジャケット２５と前述のラジエータ２２間を配管によって連通することで，ウォータジャケット２５を通過してエンジンと熱交換がされた後の冷却水を，ラジエータ２２で冷却し，再度ウォータジャケット２５に環流させる冷却水流路が形成されている。

この冷却水通路は，前述のウォータジャケット２５を流路の一部とし，このウォータジャケット２５に対する冷却水の循環を行うためのエンジン側流路４０と，前述のラジエータ２２を流路の一部とし，前記エンジン側流路４０より導入された冷却水を，ラジエータ２２を通過させた後に，再度，エンジン側流路４０に戻すラジエータ側流路５０によって構成されている。

前述のエンジン側流路４０は，図示の例ではウォータジャケット２５と，前記ウォータジャケットの入口２５ａに一端４１ａが連通された入口流路４１，前記ウォータジャケット２５の出口２５ｂに一端４２ａが連通された出口流路４２，及び，前記出口流路４２の他端４２ｂとサーモスタット２６を介して一端４３ａを連通すると共に，前記入口流路４１の他端４１ｂに他端４３ｂを連通するバイパス流路４３を備えており，前述の入口流路４１に，流路内で冷却水の流れを生じさせる冷却水ポンプ４７を設けている。

このように構成されたエンジン側流路４０には，更に，エンジン側流路４０内を流れる冷却水を加熱する電気ヒータ４４を設けており，図示の例では，前述の出口流路４２に連通された分岐流路４６と，バイパス流路４３に連通されたる分岐流路４５を設け，この分岐流路４５，４６間に電気ヒータ４４を設けている。

この電気ヒータ４４はヒータ本体４４１とこのヒータ本体４４１を包囲して内部に冷却水を導入するケース４４２を備え，このケース４４２を介して分岐流路４５と分岐流路４６を接続することで，出口流路４２より分岐流路４６を介してケース４４２内に導入された冷却水をヒータ本体４４１によって加熱した後，分岐流路４５を介してバイパス流路４３に導入することができるように構成されている。

なお，図２の例では電気ヒータ４４を，出口流路４２に連通した分岐流路４６と，バイパス流路４３に連通した分岐流路４５間に設ける構成を示したが，電気ヒータ４４は，前記構成に限定されず，入口流路４１，出口流路４２，あるいはバイパス流路４３に設けるものとしても良く，また，分岐流路４５，４６を設けることなく，これらの流路４１，４２，４３中に直接設けるものとしても良く，エンジン側流路４０内の冷却水を加熱することができるものであれば，いずれの位置に設けても良い。もっとも，好ましくは，ウォータジャケット２５に導入する前の冷却水を加熱することができるよう，バイパス流路４３又は入口流路４１に設ける。

前述のラジエータ側流路５０は，図示の例ではラジエータ２２と，このラジエータ２２の導入口２２ａに一端５１ａが連通された導入流路５１と，前記ラジエータ２２の排出口２２ｂに一端５２ａが連通された排出流路５２によって構成され，このうちの導入流路５１の他端５１ｂを，サーモスタット２６を介してエンジン側流路４０の出口流路４２の他端４２ｂに連通すると共に，排出流路５２の他端５２ｂをエンジン側流路４０の入口流路４１の他端４１ｂに連通している。

なお，前述したサーモスタット２６は冷却水の温度に応じてラジエータ側流路５０へ導入する冷却水量を調整するもので，エンジン２０内の冷却水温度が所定の温度（例えば８０℃）以上となるまで，ラジエータ側流路５０に対する冷却水の導入を行わずに，エンジン側流路４０内のみで冷却水を環流させる。

図３に，本発明のエンジン駆動発電機１における電気回路の構成例を示す。

三相交流発電機である発電機本体３で発生した交流電力は，エンジン駆動発電機１のボンネット等に設けた出力端子台７１を介して，機外に設けた電気機器５に対し供給できるように構成されている。

発電機本体３で発生した電力を，前記出力端子台７１を介して出力することができるようにするために，発電機本体３と出力端子台７１間は，遮断器７２を備えた主供給回路７０によって接続されていると共に，前述した電気ヒータ４４のヒータ本体４４１に対し発電機本体３で発生した電力を供給するために，前記主供給回路７０より分岐したヒータ用電源回路７４を設け，エンジン２０の冷却水を加熱する前述の電気ヒータ４４に対し，発電機本体３で発生した電力を供給することができるように構成している。

図示の実施形態にあっては，前述の主供給回路７０中に，発電機本体３の結線端子と接続された中継端子台７３を設け，この中継端子台７３において主供給回路７０よりヒータ用電源回路７４を分岐させている。

このようにして，発電機本体３に接続された電気ヒータ４４は，ヒータ制御手段３０によって，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力に応じてＯＮ，ＯＦＦ制御されており，消費電力が所定の加熱開始基準値以下であるとき前記電気ヒータをＯＮ，所定の加熱終了基準値を超えたとき，ＯＦＦとするよう制御されている。

このような制御を可能とするため，ヒータ制御手段３０には，出力端子台７１に接続された電気機器が消費する消費電力の変化に応じて変化する可変信号を出力する可変信号出力手段３１と，前記可変信号出力手段３１が出力した可変信号に基づいてヒータ用電源回路７４を開閉制御する開閉手段３２を設けている。

図３に示す実施形態では，主供給回路７０に取り付けた変流器３１を前述の可変信号出力手段としている。この変流器３１は，主供給回路７０を流れる電流値を，所定の変流比に従い（小電流値に）変成した二次電流を出力するもので，本実施形態にあっては，この変流器３１が出力した二次電流値を前述した可変信号として開閉手段３２に出力している。

また，図３に示す実施形態において前述の開閉手段は，ヒータ用電源回路を開閉する電磁接触器３２によって構成しており，電磁接触器３２の動作電流値を適切に設定することで，変流器３１の二次電流値に応じて電磁接触器３２を動作させることでヒータ用電源回路７４を開閉し，電気ヒータ４４のＯＮ，ＯＦＦを，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力に応じて制御できるように構成している。

なお，図３の例では，中継端子台７３と遮断器７２間における主供給回路７０に変流器３１を取り付ける構成を示したが，変流器３１は，発電機本体３と中継端子台７３間で主供給回路７０に取り付けるものとしても良く，あるいは遮断器７２と出力端子台７１間で主供給回路７０に取り付けるものとしても良い。

また，上記説明では，主供給回路７０に変流器３１を設け，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力を，主供給回路７０を流れる電流値の変化として検出する構成について説明したが，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力は，主供給回路７０を流れる電流値の変化の他，電圧値の変化として検出するものとしても良く，消費電力の変化を検出することができるものであれば前述した構成に限定されない。

以上のように構成された本発明のエンジン駆動発電機１の動作について，以下に説明する。

なお，以下の説明では，一例として，前述の加熱開始基準値及び加熱終了基準値の消費電力をいずれも５ｋＷに設定すると共に，電気ヒータ４４として，消費電力が５ｋＷのものを設けた場合を例に挙げて説明する。

上記設定のエンジン駆動発電機１において，エンジン２０を始動して発電機本体３の運転を開始しても，遮断器７２が開いている状態では出力端子台７１に接続した電気機器５の消費電力は０（ゼロ）で，主供給回路７０内を流れる電流値も０であるから，変流器３１からは二次電流が出力されていない状態（二次電流値は０）となっている。

従って，変流器３１の二次電流値は，電気機器５の消費電力が加熱開始基準値以下であることを示しており，ヒータ制御手段３０に設けた開閉手段（電磁接触器）３２は，ヒータ用電源回路７４を閉じている。

これにより，発電機本体３で発生した電力がヒータ用電源回路７４を介して電気ヒータ４４に供給され，電気ヒータ４４はＯＮとなり冷却水の加熱を開始する。

図３に示した構成では，変流器３１を中継端子台７３と遮断器７２間に設けているため，中継端子台７３で主供給回路７０より分岐したヒータ用電源回路７４を介して電気ヒータ４４に対する電力の供給が行われても，中継端子台７３と遮断器７２間の主供給回路７０には電流が流れず，従って，変流器３１の二次電流値は依然として０の状態を維持する。

電気ヒータ４４の通電によって加熱された冷却水は，冷却水ポンプ４７を介してエンジン２０のウォータジャケット２５内に導入されてエンジン２０の温度を上昇させる。

また，電気ヒータ４４に対する通電によって５ｋｗの電力が消費されることから，エンジン２０にかかる負荷トルクはこの消費電力量（発電量）に相応して増大する。

これにより，遮断器が開放状態にあり，出力端子台７１に接続された電気機器５による一切の電力消費が行われていない無負荷運転の状態においても，冷却水の加熱と，エンジンにかかる負荷トルクの増大によってシリンダ内の燃焼温度を高めることができ，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイル，スス等の発生を抑制することができる。

特にエンジン２０の始動直後には，エンジン２０が冷えた状態にあることから，燃焼温度が一層低くなって未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイル，スス等が発生しやすい状態にあるが，本発明のエンジン駆動発電機１では，電気ヒータ４４による冷却水の加熱によってエンジン２０の温度を素早く上昇させることで，エンジン２０の始動直後においても未燃焼ガス，未燃焼エンジンオイル，スス等の発生を効果的に抑制することが可能である。

出力端子７１に接続された電気機器５に対し電力を供給するために，遮断器７２を閉じて電気機器５に対する電力の供給を開始すると，中継端子台７３と出力端子台７１間の主供給回路７０に電流が流れ，この電流に対し所定の変流比で変成された二次電流が変流器３１より出力される。

しかし，変流器３１が二次電流の出力を開始しても，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力が，加熱終了基準値である５ｋＷ未満であることを示す二次電流値が出力されている場合，開閉手段３２はヒータ用電源回路７４を閉状態に維持し，電気ヒータ４４に対する通電を継続する。

その結果，エンジン２０の冷却水に対する加熱が継続されると共に，電気ヒータ４４の消費電力（５ｋｗ）と，出力端子台７１に接続された電気機器の消費電力（αｋｗ）の合計（５ｋｗ＋αｋｗ）によって，発電機本体３は，５ｋｗを超える電力を発電し，この合計消費電力に対応した負荷トルクがエンジン２０にかかることから，エンジン２０のシリンダ内の燃焼温度は，更に上昇する。

その後，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力が，加熱終了基準値である５ｋＷ以上となったことを示す二次電流を変流器３１が出力すると，ヒータ制御手段３０に設けた開閉手段（電磁接触器）３２はヒータ用電源回路７４を開き，電気ヒータ４４への通電を停止して電気ヒータ４４をＯＦＦにする。

そして，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力が，加熱開始基準値である５ｋＷ未満になったことを示す二次電流値を変流器３１が出力したときには，開閉手段（電磁接触器）３２は再びヒータ用電源回路７４を閉じて，電気ヒータ４４に対する通電を開始し，エンジン駆動発電機の作動中，上記動作を繰り返す。

以上の動作説明では，電気ヒータ４４のＯＮ，ＯＦＦ動作の基準とする加熱開始基準値と加熱終了基準値を，いずれ共に５ｋｗに設定した場合を例に挙げて説明したが，例えば，加熱終了基準値を５ｋｗ，加熱開始基準値を３ｋｗと設定する場合のように，加熱終了基準値に対し，加熱開始基準値を低く設定するものとしても良い。

このように構成することで，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力が加熱開始基準値（３ｋＷ）以下から加熱終了基準値（５ｋＷ）を超えるまで開閉手段である電磁接触器３２はヒータ用電源回路７４を閉じ続け，前記消費電力が加熱終了基準値（５ｋＷ）を超えると前記電磁接触器３２はヒータ用電源回路を開く。その後，前記消費電力が加熱終了基準値（５ｋＷ）を超えてから加熱開始基準値（３ｋＷ）以下へ下降するまで前記電磁接触器３２はヒータ用電源回路７４を開き続け，前記消費電力が加熱開始基準値（３ｋＷ）以下になると前記電磁接触器３２はヒータ用電源回路７４を閉じる。これにより，開閉手段である電磁接触器３２が無駄な開閉動作を繰り返すことを防止することができ，電磁接触器３２の寿命を延ばすことができると共に，電気ヒータ４４のＯＮ，ＯＦＦが繰り返されることで，冷却水の温度が不安定になり，サーモスタット２６が無駄に動作することがないようにすることができる。

一方，出力端子台７１に接続された電気機器５による消費電力が大きい時には冷却水温やシリンダ内の燃焼温度も高く，未燃焼ガスや未燃焼エンジンオイル，煤等の発生が抑制されていると共に，その状態から消費電力値が下がっても，エンジンや冷却水の温度は直ぐには低下せず，高い温度を維持することから，加熱開始基準値を加熱終了基準値に対し低く設定した場合であっても，未燃焼ガスや未燃焼エンジオイル，煤等の発生が抑制される。

なお，図３に示した構成では，変流器３１を，中継端子台７３と出力端子台７１間の主供給回路７０に設けているが，この構造に代えて，前述したように，変流器３１を発電機本体３と中継端子台７３間の主供給回路７０に設けるようにしてもよい。

この構成では，電気ヒータ４４がＯＮの時，変流器３１は，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力と電気ヒータ４４の消費電力を合計した電力値に対応する二次電流値を出力する一方，電気ヒータ４４がＯＦＦの時，出力端子台７１に接続された電気機器５のみの消費電力に対応する二次電流値を出力することになる。

従って，変流器３１の二次電流によって直接，電磁接触器３２を作動させる場合，１０ｋＷ（加熱終了基準値５ｋＷ＋ヒーター消費電力５ｋＷ）を超える消費電力に対応した二次電流を変流器３１が出力した場合に電磁接触器３２が開き，加熱開始基準値である５ｋＷ対応する消費電力に対応した二次電流値以下の二次電流値を変流器３１が出力したときに電磁接触器を閉じるように，電磁接触器３２の作動電流値を設定する。

なお，ヒーター制御手段３０は，出力端子台７１に接続された電気機器５による消費電力値が加熱開始基準値よりも高い状態から加熱開始基準値以下へ下がり，加熱開始基準値以下の消費電力に対応する二次電流を変流器３１が所定時間，例えば３０秒間，継続して出力したとき，電磁接触器３２を閉じて電気ヒータ４４に対する通電を開始し，前記所定時間を経過する前に前記消費電力値が加熱開始基準値よりも超えたときには前記所定時間のカウントをリセットして電磁接触器３２を開いた状態を継続するようにしてもよい。

また，ヒーター制御手段３０は，消費電力値が加熱終了基準値よりも低い状態から加熱終了基準値を超え，前記加熱終了基準値を超えた状態を所定時間継続したとき，電磁接触器３２を開いて電気ヒータ４４に対する通電を遮断し，所定時間を経過する前に前記消費電力が加熱終了基準値以下になったときには前記所定時間のカウントをリセットして電磁接触器３２を閉じた状態を継続するようにしてもよい。

これにより，開閉手段である電磁接触器３２が無駄な開閉動作を繰り返すことを防止することができ，電磁接触器３２の寿命を延ばすことができると共に，電気ヒータ４４のＯＮ，ＯＦＦが繰り返されることで，冷却水の温度が不安定になり，サーモスタット２６が無駄に動作することがないようにすることができる。

図４は，エンジン駆動発電機１に設けた発電機本体３の巻線の接続パターンを切り換え可能に構成して，発電機本体３の出力電圧を可変とする，電圧切替手段７５を設けた構成である。

図３に示した構成例では，主供給回路７０中に設けた中継端子台７３において主回路よりヒータ用電源回路７４を分岐する構成を採用していたが，図４に示す実施形態では，発電機本体３に設けられている電気子巻線（ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，ｗ２）の結線状態を，一例として２００Ｖ，４００Ｖのいずれかの接続パターンに切り換える電圧切替手段７５を備え，この電圧切替手段７５に，出力端子台７１に接続された電気機器５に対する電力を供給する主供給回路７０と，電気ヒータ４４に対し発電機本体３で発生した電力を供給するヒータ用電源回路７４を接続している。

前述の電圧切替手段７５は，一例として，多数のカム接点を備えたカムスイッチによって構成することができ，切替位置の変更により，主供給回路用端子台７６に接続された主供給回路７０に対し，スイッチの切替によって選択された２００Ｖ，又は４００Ｖのいずれかの出力が行えるように構成すると共に，ヒータ電源回路用端子台７７に接続されたヒータ用電源回路７４に対し，スイッチの切替に拘わらず，常に一定電圧，例えば２００Ｖの出力が行えるように構成している。

また，電圧切替手段７５の切り換えによって発電機本体３の出力電圧が切り替わった場合であっても，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力を正しく検出できるようにするために，例えば，選択された出力電圧を表す電圧識別信号が電圧切替手段７５より出力されるように構成し，ヒータ制御手段３０に設けた開閉手段３２に，電圧切替手段７５より受信した電圧識別信号に基づいて，電磁接触器の作動電流値の設定を変更する手段を設ける。

図５に，本発明のエンジン駆動発電機１の更なる変形例を示す。

図３及び図４を参照して説明したエンジン駆動発電機では，ヒータ制御手段３０の可変信号出力手段３１として，変流器を採用した構成について説明した。

これに対し，図５に示すエンジン駆動作業器１の構成では，図３及び図４に示した実施例における変流器３１に代え，エンジンのＥＣＵ３１’に，前述した可変信号出力手段としての役割を持たせている。

出力端子台７１に電気機器５が接続されていない，又は接続された電気機器５が電力を消費していない無負荷運転や，電気機器５の消費電力が僅かである軽負荷運転の状態では，エンジン２０にかかる負荷トルクは小さく，出力端子台７１に接続された電気機器５による電力消費量が増大するに従い，エンジン２０にかかる負荷トルクが増大することは既に述べた。

一方，エンジン２０の電子制御を行うＥＣＵ３１’は，各種センサ類より得た情報に基づいてエンジン２０の負荷率を算出し，制御対象とする機器，あるいは連携する機器に負荷率信号を出力する。

またＥＣＵ３１’は，エンジン２０にかかる負荷トルクの増大に伴い，燃料噴射装置（図示せず）に対し，燃料噴射量の増加を指令する制御信号を出力する制御を行う。

従って，ＥＣＵ３１’が出力する負荷率信号や，燃料噴射量信号は，エンジンに掛かる負荷トルクの増減，従って，出力端子台７１に接続された電気機器５によって行われる消費電力の増減に対応して変化する。

上記の点に着目し，図５に示す実施形態にあっては，前述した変流器に代えて，ＥＣＵ３１’を，出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力の変化に応じて変化する可変信号を出力する可変信号出力手段として使用すると共に，ＥＣＵ３１’が出力する負荷率信号又は燃料噴射量信号を，ヒータ制御手段３０に設けた開閉手段３２の動作を制御する可変信号としても使用するものである。

この負荷率信号や燃料噴射量信号が，負荷率の変化，あるいは燃料噴射量の変化に応じて出力信号の電流値が変化するものである場合，これをそのまま電磁接触器である開閉手段３２の作動電流として使用しても良く，又は，負荷率信号や燃料噴射信号を受信し，受信した負荷率信号や燃料噴射量信号に基づいて，これに対応する電流に変換する構成を，開閉手段３２に設けても良い。

なお，ＥＣＵ３１’が出力する負荷率信号又は燃料噴射量信号は，電気ヒータ４４がＯＦＦの時には出力端子台７１に接続された電気機器５のみの消費電力に対応して変化するが，電気ヒータ４４がＯＮの時には出力端子台７１に接続された電気機器５の消費電力と電気ヒータ４４の消費電力の合計電力発電時におけるエンジンの負荷率又は，燃料噴射量に対応することから，電気ヒータ４４がＯＮの時の負荷率信号或いは燃料噴射率信号に基づいて，出力端子台７１に接続した電気機器５の消費電力を判定する場合，電気ヒータ４４の消費電力分を減算する処理が必要となる。

図５に示したエンジン駆動発電機１の構成例では，エンジン２０のＥＣＵ３１’に可変信号出力手段の役割をさせたことで，図３，４に示した実施形態において可変信号出力手段として採用していた変流器３１を設けることが不要となり，部品点数の減少と構造の簡略化によって，エンジン駆動発電機のコストを低減することができた。

また，ＥＣＵ３１’が出力する負荷率信号，又は燃料噴射量信号は，エンジン２０にかかる負荷トルクを反映したものであり，出力端子台７１に接続した電気機器５の力率の変化等によって主供給回路７０を流れる電流値が変化しても，エンジン２０にかかる負荷トルクが変化しない場合には，変化しない。

その結果，エンジン２０にかかる負荷トルクを正確に反映させたものとなっていることから，電気ヒータ４４を無駄に通電することがなく，燃料消費量を減らすことができた。

１ エンジン駆動発電機
３ 発電機本体
５ 電気機器
１０ パッケージ
１０ａ 作業機室
１０ｂ 排風室
１１ フレーム
１２ ボンネット
１３ 仕切壁
１４ 連通口
１５ 放気口
２０ エンジン
２１ 冷却ファン
２２ ラジエータ
２２ａ 導入口（ラジエータ２２の）
２２ｂ 排出口（ラジエータ２２の）
２３ マフラー
２４ テールパイプ
２５ ウォータジャケット
２５ａ 入口（ウォータジャケット２５の）
２５ｂ 出口（ウォータジャケット２５の）
２６ サーモスタット
３０ ヒータ制御手段
３１ 可変信号出力手段（変流器）
３１’ 可変信号出力手段（エンジンコントロールユニット：ＥＣＵ）
３２ 開閉手段（電磁接触器）
４０ エンジン側流路
４１ 入口流路
４１ａ 一端（入口流路４１の）
４１ｂ 他端（入口流路４１の）
４２ 出口流路
４２ａ 一端（出口流路４２の）
４２ｂ 他端（出口流路４２の）
４３ バイパス流路
４３ａ 一端（バイパス流路４３の）
４３ｂ 他端（バイパス流路４３の）
４４ 電気ヒータ
４４１ ヒータ本体
４４２ ケース
４５，４６ 分岐流路
４７ 冷却水ポンプ
５０ ラジエータ側流路
５１ 導入流路
５１ａ 一端（導入流路５１の）
５１ｂ 他端（導入流路５１の）
５２ 排出流路
５２ａ 一端（排出流路５２の）
５２ｂ 他端（排出流路５２の）
７０ 主供給回路
７１ 出力端子台
７２ 遮断器
７３ 中継端子台
７４ ヒータ用電源回路
７５ 電圧切替手段
７６ 主供給回路用端子台
７７ ヒータ電源回路用端子台

Claims (7)

1. 水冷式のディーゼルエンジンであるエンジンと，前記エンジンにより駆動される発電機本体と，前記発電機本体に主供給回路を介して接続された出力端子台を備え，前記出力端子台に接続された電気機器に対し，前記発電機本体で発生した電力を供給可能に構成したエンジン駆動発電機において，
   前記発電機本体が発電した電力によって作動し，前記エンジンの冷却水を加熱する電気ヒータと，
   該電気ヒータのＯＮ，ＯＦＦを制御するヒータ制御手段を設け，
   該ヒータ制御手段が，前記出力端子台に接続された電気機器の消費電力が所定の加熱開始基準値以下であるとき前記電気ヒータをＯＮとし，前記エンジンの負荷トルクを増大させて前記エンジンのシリンダ内の燃焼温度を未燃焼ガス及び未燃焼オイルの発生を防止又は減少し得る温度に上昇させると共に，所定の加熱終了基準値を超えたとき，前記電気ヒータをＯＦＦとすることを特徴とするエンジン駆動発電機。
2. 前記加熱開始基準値を，前記加熱終了基準値に対し低く設定したことを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動発電機。
3. 前記ヒータ制御手段は，前記消費電力が加熱開始基準値以下の状態を所定時間継続したときに前記電気ヒータをＯＮにすることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン駆動発電機。
4. 前記ヒータ制御手段は，前記消費電力が加熱終了基準値を超えた状態を所定時間継続したときに前記電気ヒータをＯＦＦにすることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のエンジン駆動発電機。
5. 前記ヒータ制御手段が，
   前記出力端子台に接続された電気機器による消費電力の変化に応じて変化する可変信号を出力する可変信号出力手段と，
   前記可変信号出力手段が出力した前記可変信号に基づいて，前記発電機本体と前記電気ヒータ間を接続するヒータ用電源回路を開閉する開閉手段を備えることを特徴とする１〜４いずれか１項記載のエンジン駆動発電機。
6. 前記可変信号出力手段が，前記主供給回路に取り付けた変流器であり，該変流器の二次電流を前記可変信号として前記開閉手段に出力することを特徴とする請求項５記載のエンジン駆動発電機。
7. 前記可変信号出力手段が，前記エンジンのエンジンコントロールユニットであり，該エンジンコントロールユニットの負荷率信号，又は燃料噴射量信号を前記可変信号として前記開閉手段に出力することを特徴とする請求項５記載のエンジン駆動発電機。

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