JPH05146200A - エンジン発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、エンジン発電機に関し、省エネル
ギ化と低騒音化及び安定化回路を省略した上で、発電機
の出力電圧を一定にすることを目的とする。 【構成】 エンジン６の回転出力により発電をする発電
機７と、発電機７の出力電圧を整流して直流電圧を得る
整流回路８と、発電機７の出力電圧に基づいてエンジン
６の回転数を制御するために、直流電圧から得た検出電
圧と設定電圧とを比較し所定の演算を行う比較演算部１
１とを備え、出力電圧を一定にするようにエンジンの回
転数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン発電機に関
し、特に、発電機の出力電圧に基づいてエンジンの回転
数を制御し、当該出力電圧を一定に制御するようにした
エンジン発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のエンジン発電機の一例を示
し、エンジンで回転駆動される磁石発電機と整流回路と
インバータ回路とを組合わせて定電圧定周波数の交流出
力を得るようにした例を示している。図５に示す磁石発
電機７は、エンジンのフライホイール内に設けられた外
転界磁型のものであって、エンジンに内蔵される。即
ち、エンジンのシャフトにフライホイールが保持板を介
して固着される。フライホイールの外形は略碗状に形成
されその碗状の先端部の内部円周に沿って磁石が複数取
り付けられる。碗状をしたフライホイールの内部には、
ステータがエンドカバーに固定される。ステータの外周
には発電巻線７１が巻回されているので、エンジンのシ
ャフトが回転すると、碗状先端部の内部円周に取り付け
られた磁石がステータの外周面に沿って回転し、発電巻
線７１に電圧が誘起される。

【０００３】磁石発電機７の発電巻線７１に誘起された
高周波電圧は整流回路８で直流電圧に変換され、更に、
この直流電圧はインバータ回路９によって商用周波数の
正弦波に変換され、商用電源相当の質の高い電力として
負荷へ供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のエンジン発電機
においては、一定の大きさの出力を得つつエンジン部分
の小型軽量化を図るため、エンジンは高速回転するよう
に制御される。一方、商用電源相当の商用周波数を得る
ため、発電機７、整流回路８及びインバータ回路９（以
下、発電機側という）は定周波、定電圧となるように制
御される。

【０００５】このように、従来のエンジン発電機では、
エンジン側と発電機側とは各々独立に制御されていたた
め、以下の如き問題があった。即ち、エンジンにおいて
は、その回転数に比例して発電機７の出力の大きさが増
大するため、所定のある程度大きな出力を得るべく高速
回転させると共に、この回転数を検出して過大な回転数
にならない範囲の回転数で安定させ安定出力が得られる
ように制御している。ところが、発電機側とは独立な制
御のため、発電機７の負荷が小さい場合でも所定値での
高速回転が保たれる。この結果、負荷が小さい場合でも
ガソリンの消費量は少なくならず、また、エンジン音も
小さくならず、省エネルギ化、低騒音化という点で問題
があった。

【０００６】また、発電機側においては、インバータ回
路９によりエンジンの回転数に依らず定周波、定電圧と
なるように制御している。ところが、エンジンとは独立
な制御のため、エンジンの回転数の変動や負荷の変動に
起因して発生する出力電圧の変動をインバータ回路に対
する制御によって抑えなければならない。このため、イ
ンバータ回路９の前段（即ち整流回路８）において、サ
イリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２、ＳＣＲ３によるサイリス
タブリッジ回路からなる安定化回路を構成し、これらの
ゲートのＯＮ−ＯＦＦ制御を行って出力電圧を一定にす
るなどの手段を加えなければならないという問題があっ
た。

【０００７】本発明は、省エネルギ化、低騒音化が可能
で、安定化回路を省略した簡単な構成のエンジン発電機
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のエンジン発電機
は、エンジンと、前記エンジンの回転出力により発電を
する発電機と、前記発電機の出力電圧に基づいて前記エ
ンジンの回転数を制御する手段とを備え、当該出力電圧
を一定に保つように制御する。

【０００９】

【作用】前述の手段によれば、発電機の負荷により発電
機の出力電圧が変動するのに対応して、エンジンの回転
数は出力電圧、即ち、負荷に応じて変化するように制御
される。従って、負荷が小さい場合には回転数を少なく
でき、例えば無負荷時にはエンジンをアイドリングの状
態にすることも可能となる。これにより、省エネルギ化
と低騒音化が実現できる。

【００１０】また、発電機の出力電圧が一定となるよう
に当該出力電圧に基づいてエンジンの回転数が制御され
るので、前述の負荷に応じた回転数の制御とあいまっ
て、出力電圧は安定したものとなる。これにより、サイ
リスタブリッジ回路とそのＯＮ−ＯＦＦ制御を省略する
ことができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例構成図であり、エンジ
ン（発動）発電機の構成をブロック図にて示している。
図１において、制御部１は、演算部１３（後述する）か
らの所定の出力信号に対応して、アクチュエータ３へこ
れを駆動するための直流電圧を供給する駆動部２を制御
する。アクチュエータ３は、駆動部２から供給される直
流電圧に対応する駆動トルクを発生し、エンジン６のス
ロットル弁４を駆動する。スロットル弁４の回動角度に
対応してアクチュエータ３の制動バネ５による制動力が
変化し、制動トルクとアクチュエータ３の駆動トルクと
が平衡した状態でスロットル弁４の回動は停止する。即
ち、スロットル弁４の開度とアクチュエータ３の駆動力
とは所定の関係にある。従って、スロットル弁４の回動
角度を制御することにより、エンジン６に対して供給さ
れる燃料ガスの流量、即ち、エンジン６の回転数が制御
される。

【００１２】エンジン６の出力は、そのシャフトの回転
エネルギとして取り出される。シャフトが回転すると前
述の如くにして発電機７に高周波の電圧が得られる。高
周波電圧は整流回路８で整流されて直流電圧に変換さ
れ、更に、この直流電圧はインバータ回路９で商用周波
数の正弦波に変換され、商用電源相当の交流出力として
負荷に供給される。

【００１３】一方、整流回路８からは、発電機７の出力
電圧に基づく検出電圧が取り出され、比較演算部１１の
比較部１２に供給される。比較部１２は、この検出電圧
と予め定められた設定電圧とを比較する。演算部１３
は、この比較の結果に基づいて所定の演算を行う。この
演算の結果は制御部１に供給される。即ち、この演算結
果に基づいて、スロットル弁４の開度が制御される。こ
れにより、比較演算部１１は、発電機７の出力電圧に基
づいてエンジン６の回転数を制御する。この出力電圧は
負荷に依存するものであるから、エンジン６の回転数は
負荷に応じて制御されるといえる。そして出力電圧は一
定に保たれる。

【００１４】図２は、主として、整流回路８及びインバ
ータ回路９の構成を示す。前述の如くにしてスロットル
弁４の開度を制御することによってその回転数が制御さ
れたエンジン６の回転出力により、（磁石）発電機７が
発電を行い、その高周波の出力電圧を整流回路８へ送
る。この出力電圧は、エンジン６の回転数が当該出力電
圧に基づいて制御されていることにより、安定なもので
ある。従って、整流回路８は、図示の如く、ダイオード
Ｄ１乃至Ｄ６からなるダイオードブリッジ回路により構
成することができる。即ち、図５に示したサイリスタＳ
ＣＲ１、ＳＣＲ２及びＳＣＲ３を各々ダイオードＤ１、
Ｄ３及びＤ５で置換した構成として、サイリスタを省略
し、そのゲートのＯＮ−ＯＦＦ制御を省略することがで
きる。

【００１５】整流回路８の出力である直流電圧を分割抵
抗Ｒａ、Ｒｂにより分割して得た電圧値が、検出電圧と
して比較部１２へ供給される。従って、検出電圧は、発
電機７の出力電圧に基づいて定まる。分割抵抗Ｒａ、Ｒ
ｂは所定の抵抗値とされる。なお、ダイオードＤ５、Ｄ
６と分割抵抗Ｒａ、Ｒｂとの間に、図５に示した平滑コ
ンデンサＣ３を設けてもよい。

【００１６】一方、インバータを構成するブリッジ回路
において、対をなすトランジスタＴｒ１とＴｒ４及びト
ランジスタＴｒ２とＴｒ３は、ＰＷＭ制御部９２からの
パルス変調（ＰＷＭ）制御信号によって交互にオンとさ
れる。これにより、直流電圧が商用周波数の交流電圧に
変換される。この商用交流電圧は、２個のチョークコイ
ルＬ１、Ｌ２及びコンデンサＣ１からなるローパスフィ
ルタによって正弦波に変換され、商用電源相当の質の高
い電力となって負荷１０へ供給される。

【００１７】このように、従来と同様に、インバータ回
路９により定電圧、定周波の電力を得るが、インバータ
回路９への入力（発電機７の出力）は負荷に応じて制御
されたものであるから、そのエネルギ効率は極めて良い
ものとなる。

【００１８】図３は、主に、比較演算部１１の構成を示
す。図３において、整流回路８からの検出電圧は、比較
演算部１１の前段増幅器であるオペアンプ（演算増幅
器）ＯＰ３に入力される。オペアンプＯＰ３の出力はオ
ペアンプＯＰ１に入力される。オペアンプＯＰ１には、
更に、設定電圧が入力され、オペアンプＯＰ２の出力も
フィードバック入力される。オペアンプＯＰ２は、オペ
アンプＯＰ１の出力を電力増幅して、アクチュエータ３
を駆動する。従って、オペアンプＯＰ２は図１の駆動部
２に相当する。また、オペアンプＯＰ１は、比較部１
２、演算部１３及び制御部１に相当する。

【００１９】オペアンプＯＰ１において、検出電圧と設
定電圧及び前記フィードバック入力とが比較される。例
えば、前者が後者より大きい（負荷が小さい）場合、オ
ペアンプＯＰ１の出力、即ち、オペアンプＯＰ２の出力
が小さくなるように変化する。これにより、アクチュエ
ータ３への駆動電圧も小さくなり、スロットル弁４の開
度が小さくなる。そして、エンジン６の回転数が減少
し、発電機７の出力が小さくなる。前者が後者より小さ
い場合、逆の制御がなされる。以上により、検出電圧に
依り、エンジン６の回転数が制御される。

【００２０】図４は、主に、アクチュエータ３とスロッ
トル弁４の構成を示す。図４（ａ）において、送出管４
３に設けられたスロットル弁４は、たとえば、ガソリン
等を気化する気化器（図示せず）からエンジン６に供給
される燃料ガスの流量を調整する。即ち、燃料ガスの流
量は、スロットル弁４の回動角度を、燃料ガスの送出方
向に対して直角方向（全閉位置）から平行方向（全開位
置）までの約９０度の範囲内で適宜に制御することによ
り決定される。スロットル弁４のスロットル軸４２は、
リンク機構４１を介してアクチュエータ３により駆動さ
れる。即ち、アクチュエータ３におけるソレノイド３１
の可動子３２は、アクチュエータ３の入力電圧に比例し
て、図示左側に駆動される。可動子３２は、制動バネ５
に逆らって駆動され、平衡状態で停止する。

【００２１】ソレノイド３１の可動子３２を駆動するた
めのアクチュエータ３の入力電圧とスロットル弁４の開
度とは、所定の関係にある。アクチュエータ３の入力電
圧は、駆動部２（オペアンプＯＰ２）から供給されたも
のであって、図３に示した如く、発電機７の出力電圧を
分割して得た検出電圧に基づいて形成されたものであ
る。従って、発電機７の出力電圧によりスロットル弁４
の開度、即ち、エンジン６の回転数が制御される。

【００２２】アクチュエータ３は、図４（ｂ）に示す如
き構成であってもよい。図４（ｂ）において、アクチュ
エータ３は、たとえば、単相同期発電機のごときものか
らなる。アクチュエータ３の軸とスロットル軸４２とは
直接接続される。スロットル軸４２には、リンク機構４
１を介して制動バネ支持部５１に固定されている制動バ
ネ５が取り付けられる。この場合も、アクチュエータ３
の入力電圧とスロットル弁４の開度とは所定の関係にあ
る。

【００２３】

【発明の効果】上記説明したように、本発明によれば、
エンジン発電機において、エンジンの回転数を発電機の
出力電圧に基づいて制御することにより、負荷に応じて
エンジンの回転数を制御して、発電機の出力電圧を一定
に制御することができるので、省エネルギ化と低騒音化
を実現でき、また、出力電圧を安定にでき、この結果安
定化回路を省略した簡単な構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例構成図である。

【図２】整流回路とインバータ回路の構成図である。

【図３】比較演算部の構成図である。

【図４】アクチュエータとスロットル弁の構成図であ
る。

【図５】従来技術説明図である。

【符号の説明】

１ 制御部 ２ 駆動部 ３ アクチュエータ ４ スロットル弁 ５ 制動バネ ６ エンジン ７ 発電機 ８ 整流回路 ９ インバータ回路 １０ 負荷 １１ 比較演算部 １２ 比較部 １３ 演算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン（６）と、 前記エンジン（６）の回転出力により発電をする発電機
   （７）と、 前記発電機（７）の出力電圧を整流して直流電圧を得る
   整流回路（８）と、 前記直流電圧を分割して得た検出電圧と予め定められた
   設定電圧とを比較する手段（11）と、 当該比較の結果に基づいて前記エンジン（６）のスロッ
   トル弁（４）の開度を制御することによって回転数を制
   御し、 前記発電機（７）の出力電圧を一定に制御するようにし
   たことを特徴とするエンジン発電機。