JPH0552241U - 内燃機関駆動発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】溶接負荷を駆動する場合には十分な溶接電流を
供給し、溶接負荷以外の一般負荷を駆動するときには負
荷に加わる電圧を設定値に保つことができる内燃機関駆
動発電装置を提供する。 【構成】電気的に制御される特性切換スイッチ３と、特
性切換スイッチの接点３ｂが閉じたときに動作する電圧
調整器２と、一般負荷用出力端子１ｇ，１ｅ間を通して
流れる負荷電流を検出する一般負荷検出器６と、一般負
荷検出器が負荷電流を検出したときにのみ特性切換スイ
ッチ３の接点３ｂを閉じるように一般負荷検出器６の出
力に応じて特性切換スイッチ３を制御する特性切換スイ
ッチ制御回路７とを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関により駆動されて、溶接負荷と一般の負荷とを駆動する内 燃機関駆動発電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関により駆動される交流発電機の出力で溶接負荷と一般の負荷とを駆動 することができるようにするために、該発電機に互いに直列に接続された第１の 発電コイルと第２の発電コイルとを設け、第１の発電コイルの両端から溶接負荷 用出力端子が、また第１の発電コイルと第２の発電コイルとの直列回路の両端か ら一般負荷用出力端子がそれぞれ引き出されている内燃機関駆動発電装置がある 。

【０００３】 従来のこの種の発電装置に用いられる自励式の交流発電機は、発電コイルの他 に界磁コイルと該界磁コイルに励磁電流を供給するエキサイタコイルとを備えて いて、発電機を溶接電源として使用するときには、エキサイタコイルの出力を整 流して直接界磁コイルに励磁電流を供給するようにしている。また発電機を一般 負荷用電源として使用する場合には、負荷電圧を一定の設定値に保つ必要がある ため、一般負荷用出力端子間の出力電圧を検知して該出力電圧を設定値に保つよ うに界磁コイルへの励磁電流を制御する電圧調整器を備えている。そして、手動 により第１の状態と第２の状態とに切換えられる特性切換スイッチを備えていて 、この特性切換スイッチが第１の状態にあるときにのみ電圧調整器を動作させる ようにしていた。

【０００４】 図３は上記発電機が一定回転速度で駆動されている時の該発電機の出力電流Ｉ と出力電圧Ｖとの関係を表わす出力特性を示したものである。同図において、曲 線ａは一般負荷用出力端子間の出力特性で、特性切換スイッチが第１の状態に切 換えられているときには電圧調整器が動作して曲線ｂのように出力電圧が一定の 設定値ＶG に保たれる。曲線ｃは、特性切換スイッチが第２の状態に切換えられ て電圧調整器が動作していない時の溶接負荷用出力端子間の出力特性で、このと きの無負荷電圧はＶw であり、溶接時には、アーク電圧をＶa とするとアーク電 流Ｉa が流れることになる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の内燃機関駆動発電装置では、特性切換スイッチが第１の状態と第２ の状態とに手動操作により切換えられるようになっている。そのため、発電装置 を溶接に使用する場合に、もし特性切換スイッチが第１の状態になったままであ ると、電圧調整器が動作して発電機の界磁電流が抑制されるので、溶接負荷用出 力端子間の出力特性は図３の曲線ｄのようになる。このときの無負荷電圧はＶw ´であり、溶接時にはアーク電圧Ｖa に対して流れるアーク電流Ｉa ´は、特性 切換スイッチが第２の状態になっている時の出力特性曲線ｃの場合に比して小さ くなってしまう。そのため、従来の発電装置を用いた場合には、アークの点弧が 困難になったり、アーク電流が不足して溶接不良が生じたりする恐れがあった。 また従来の発電装置を一般負荷用に使用するときに特性切換スイッチが第２の状 態になったままであると、電圧調整器が動作しないため、出力電圧が過大になっ て負荷が損傷する恐れがあった。

【０００６】 本考案の目的は、溶接負荷用出力端子に溶接負荷が接続されているときと、一 般負荷用出力端子に一般負荷が接続されているときとで、それぞれに対応して特 性切換スイッチが自動的に切換えられて、従来の装置で生ずる恐れのあった溶接 不良や一般負荷の損傷などが発生しないようにした内燃機関駆動発電装置を提供 することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、内燃機関により駆動されるように設けられていて、互いに直列に接 続された第１の発電コイルと第２の発電コイルとを有し、第１の発電コイルの両 端から溶接負荷用出力端子が、また第１の発電コイルと第２の発電コイルとの直 列回路の両端から一般負荷用出力端子がそれぞれ引き出された交流発電機と、第 １の状態と第２の状態とに切換えられる特性切換スイッチと、この特性切換スイ ッチが第１の状態にあるときにのみ動作して一般負荷用出力端子間の電圧を設定 値に保つように制御する電圧調整器とを備えた内燃機関駆動発電装置に係わるも のである。

【０００８】 本考案においては、上記特性切換スイッチを電気的に制御されるスイッチ素子 により構成し、一般負荷用出力端子間を通して流れる負荷電流を検出する一般負 荷検出器と、該一般負荷検出器が負荷電流を検出したときにのみ特性切換スイッ チを第１の状態にするように一般負荷検出器の出力に応じて特性切換スイッチを 制御する特性切換スイッチ制御回路とを設けた。

【０００９】 また本考案においては、溶接負荷用出力端子間を通して流れる溶接負荷電流を 検出する溶接負荷検出器と、この溶接負荷検出器が溶接負荷電流を検出したとき に特性切換スイッチを強制的に第２の状態に保持する特性切換スイッチ保持回路 とを更に備えることによって、一般負荷用出力端子間を通して一般負荷電流が流 れているときでも、溶接負荷検出器が溶接負荷電流を検出したときには特性切換 スイッチを強制的に第２の状態に切換えるようにすることができる。

【００１０】

【作用】

上記のように構成すると、一般負荷用出力端子間を通して一般負荷電流が流れ ており、かつ溶接負荷用出力端子間を通して溶接負荷電流が流れていない場合に は、特性切換スイッチが特性切換スイッチ制御回路により制御されて第１の状態 に切換えられる。このとき電圧調整器が動作して一般負荷用出力端子間の電圧が 設定値に保たれる。また一般負荷用出力端子間を通して一般負荷電流が流れてお らず、溶接負荷用出力端子間に溶接負荷電流が流れている場合には、特性切換ス イッチは第２の状態に切換えられたままで電圧調整器は動作しないので、発電機 の界磁電流が抑制されて溶接負荷用出力端子間の出力が低下するということがな い。

【００１１】 更に溶接負荷検出器と特性切換スイッチ保持回路とを設けた場合には、一般負 荷用出力端子間を通して一般負荷電流が流れている状態であっても、溶接負荷用 出力端子間に溶接負荷電流が流れると、特性切換スイッチは強制的に第２の状態 に切換えられて電圧調整器は動作しないので、溶接負荷用出力端子間の出力が電 圧調整器によって抑制されることがない。従って、溶接負荷用出力端子間の出力 が過小になって溶接不良が生じる恐れがない。

【００１２】

【実施例】

図１及び図２は本考案の実施例を示したものである。これらの図において、１ は図示しない内燃機関により駆動されるように設けられた公知の交流発電機で、 該交流発電機は互いに直列に接続された第１の発電コイル１ａ及び第２の発電コ イル１ｂと、界磁コイル１ｃと、この界磁コイルに界磁電流を供給するためのエ キサイタコイル１ｄとを有している。界磁コイル１ｃは回転子側に設けられ、該 界磁コイルの両端は図示しないスリップリングを介して引き出されている。また エキサイタコイル１ｄは固定子側に設けられていて、回転子に設けられた永久磁 石により生ずる磁束変化によって電圧を誘起する。第１の発電コイル１ａと第２ の発電コイル１ｂとは、界磁コイル１ｃにより生ずる鎖交磁束の変化によって同 相の交流電圧を発生し、第１の発電コイルの両端から溶接負荷用出力端子１ｅ及 び１ｆが、また第１の発電コイル１ａと第２の発電コイル１ｂとの直列回路の両 端から一般負荷用出力端子１ｅ及び１ｇがそれぞれ引き出されている。

【００１３】 ２は交流発電機１に接続された電圧調整器で、交流発電機１の一般負荷用出力 端子１ｅ，１ｇ間の電圧を検知して、エキサイタコイル１ｄから界磁コイル１ｃ に供給される界磁電流を制御して一般負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間の出力電圧を 設定値に保つように調整する。電圧調整器２は、この例では図２に示すように、 全波整流器ＲＥ1 、コンデンサＣ1 、ツェナーダイオードＤＺ1 、トランジスタ Ｔ1 、サイリスタＳ1 、ダイオードＤ1 及びＤ2 、抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 により構成さ れている。３は励磁コイル３ａと常開接点３ｂとを有する電磁スイッチからなる 特性切換スイッチで、このスイッチは、励磁コイル３ａに通電されて接点３ｂが 閉じられている第１の状態と、励磁コイル３ａへの通電が停止されて接点３ｂが 開かれている第２の状態とに切換えられる。

【００１４】 交流発電機１の一般負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間の電圧は全波整流器ＲＥで整 流され、該全波整流器の直流出力電圧は特性切換スイッチ３の接点３ｂを通して 抵抗Ｒ1 及びＲ2 の直列回路（図２参照）からなる分圧器に印加される。従って 特性切換スイッチ３が第１の状態にあるときにのみ電圧調整器２が動作し、この 場合には、一般負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間の電圧が設定値以下のときにトラン ジスタＴ1 が遮断状態になる。トランジスタＴ1 が遮断状態になるとサイリスタ Ｓ1 が導通してエキサイタコイル１ｄの図示の矢印方向の誘起電圧によりエキサ イタコイル１ｄ→界磁コイル１ｃ→サイリスタＳ1 →エキサイタコイル１ｄの経 路でコイル１ｃに界磁電流が流れる。一般負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間の電圧が 設定値を超えると、トランジスタＴ1 が導通して、サイリスタＳ1 にトリガ信号 が与えられるのを阻止する。このときサイリスタＳ1 は導通しないため、界磁コ イル１ｃには界磁電流が供給されない。これらの動作が繰返されて一般負荷用出 力端子１ｅ，１ｇ間の電圧が設定値に保たれる。

【００１５】 特性切換スイッチ３が第２の状態にあって、接点３ｂが開かれている場合には 、トランジスタＴ1 が導通しないため、一般負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間の電圧 の如何にかかわらず界磁コイル１ｃには界磁電流が流れ、溶接負荷用の第１の発 電コイル１ａには溶接に必要な十分高い出力電圧が得られる。電圧調整器２は、 特性切換スイッチ３が第１の状態にあるときにのみ動作して交流発電機１の一般 負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間の電圧を設定値に保つように制御するものであれば 、その構成は図２に示したものに限定されるものではない。

【００１６】 図１において、４は一般負荷、５は負荷スイッチ、６は１次コイル６ａ及び２ 次コイル６ｂを有する変流器で、一般負荷４に流れる負荷電流を検出する一般負 荷検出器を構成する。負荷スイッチ５、変流器の１次コイル６ａ及び一般負荷４ は直列に接続され、これらの素子の直列回路は交流発電機１の一般負荷用出力端 子１ｅ，１ｇ間に接続されている。負荷スイッチ５が閉じられて一般負荷４及び 変流器の１次コイル６ａを通して負荷電流が流れると、変流器の２次コイル６ｂ に交流電圧が誘起し、この電圧が一般負荷の負荷電流検出信号として特性切換ス イッチ制御回路７に入力される。図示の特性切換スイッチ制御回路７は、負極側 が接地された電源バッテリＢと、トランジスタＴ2 〜Ｔ4 と、ダイオードＤ3 〜 Ｄ5 と、コンデンサＣ2 〜Ｃ4 と、抵抗Ｒ5 〜Ｒ8 とからなり、電源バッテリＢ の正極とエミッタを接地したトランジスタＴ4 のコレクタとの間に特性切換スイ ッチ３の励磁コイル３ａがダイオードＤ3 を介して直列に接続されている。

【００１７】 上記特性切換スイッチ制御回路７において、変流器の２次コイル６ｂから交流 の負荷電流検出信号が入力されると、該信号の一方の半波がダイオードＤ4 によ り短絡され、他方の半波がコンデンサＣ3 により平滑されてトランジスタＴ2 の ベースに印加される。従って、一般負荷４に負荷電流が流れている間はトランジ スタＴ2 が導通状態になり、トランジスタＴ3 が遮断状態になる。トランジスタ Ｔ3 の遮断によりトランジスタＴ4 が導通状態に保持されるため、トランジスタ Ｔ4 を通して特性切換スイッチ３の励磁コイル３ａに電源バッテリＢから励磁電 流が流れ、接点３ｂが閉じる。一般負荷４に負荷電流が流れていない時には、特 性切換スイッチ制御回路７に負荷電流検出信号が入力されないので、トランジス タＴ4 は非導通状態になって特性切換スイッチ３の接点３ｂは開いたままになる 。

【００１８】 同じく図１において、８は溶接棒８ａと接地された被溶接物８ｂとの間に溶接 電流が流れるようにされた溶接負荷、９は溶接負荷電流を検出する溶接負荷検出 器である。溶接負荷検出器９は、溶接棒８ａに直列に接続される励磁コイル９ａ と、該励磁コイル９ａに電流が流れたときに閉じられる接点９ｂとを有するリー ドスイッチからなっている。接点９ｂの一端は接地され、他端は特性切換スイッ チ制御回路７のトランジスタＴ4 のベースに接続されている。交流発電機１の溶 接負荷用出力端子１ｅ，１ｆ間の交流出力は全波整流器ＲＥ2 で整流され、該全 波整流器の整流出力がリードスイッチの励磁コイル９ａを介して溶接負荷８に供 給される。溶接負荷８に溶接負荷電流が流れると、リードスイッチの接点９ｂが 閉じて特性切換スイッチ制御回路７のトランジスタＴ4 のベースが接地されるの で、一般負荷検出器６が一般負荷の負荷電流を検出してトランジスタＴ3 が遮断 状態にある場合であっても、トランジスタＴ4 が遮断され、特性切換スイッチ３ の接点３ｂは強制的に開かれて第２の状態に保持される。この例では溶接負荷検 出器９を構成するリードスイッチの接点９ｂと該接点を介してトランジスタＴ4 のベースを接地する回路１０とにより特性切換スイッチ３を強制的に第２の状態 に保持する特性切換スイッチ保持回路が構成されている。

【００１９】 上記の発電装置において、交流発電機１が機関により駆動されている状態で一 般負荷４が接続されて一般負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間を通して負荷電流が流れ ると、この負荷電流が一般負荷検出器６で検出されて特性切換スイッチ制御回路 ７により特性切換スイッチ３の励磁コイル３ａを励磁する。これにより特性切換 スイッチ３の接点３ｂが閉じられて第１の状態となる。このとき、電圧調整器２ が動作して一般負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間の電圧を図３に曲線（ｂ）で示すよ うに設定値に保つ。一般負荷用出力端子１ｅ，１ｇ間を通して負荷電流が流れて いなくて一般負荷検出器６が負荷電流を検出していない場合には、特性切換スイ ッチ３の接点３ｂが開いた第２の状態にある。このとき、電圧調整器２は動作し ない。この場合には交流発電機１の界磁コイル１ｃを流れる界磁電流は電圧調整 器２により抑制されることはなく、溶接負荷８を接続したとき良好な溶接ができ る大きな溶接電流Ｉａを得ることができる。また、一般負荷４が接続されている ときに溶接負荷８が接続された場合には、一般負荷検出器６が一般負荷電流を検 出しているが、溶接負荷検出器９が溶接負荷電流を検出して特性切換スイッチ３ の接点３ｂを開かせて該特性切換スイッチ３を強制的に第２の状態に保持するの で、電圧調整器２が動作することによる溶接電流が低下するのを防ぐことができ る。

【００２０】 上記の実施例では、特性切換スイッチ３を電磁スイッチにより構成したが、こ の特性切換スイッチを電気的に制御されて導通状態と遮断状態とに切換えられる トランジスタ等の半導体スイッチにより構成することもできる。

【００２１】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、一般負荷電流を検出したときには特性切換ス イッチを自動的に第１の状態に切換えて電圧調整器を動作させ、また発電装置を 溶接負荷の駆動に使用するときには、溶接負荷電流を検出して一般負荷が接続さ れているか否かに拘らず特性切換スイッチを自動的に第２の状態に切換えて電圧 調整器が動作しないようにしたので、一般負荷の駆動時には、その両端にかかる 電圧を設定に保って一般負荷に過大な電圧が加わるのを防ぐことができ、また溶 接負荷の駆動時には溶接電流が過小になって溶接不良が生じるおそれをなくすこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す回路図である。

【図２】図１の実施例における交流発電機及び電圧調整
器の詳細を示す回路図である。

【図３】本考案の実施例及び従来装置により得られる電
圧対電流出力特性を示した線図である。

【符号の説明】

１…交流発電機、１ａ…第１の発電コイル、１ｂ…第２
の発電コイル、１ｅ，１ｆ…溶接負荷用出力端子、１
ｅ，１ｇ…一般負荷用出力端子、２…電圧調整器、３…
特性切換スイッチ、４…一般負荷、６…一般負荷検出
器、７…特性切換スイッチ制御回路、８…溶接負荷、９
…溶接負荷検出器。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関により駆動されるように設けられ
   ていて、互いに直列に接続された第１の発電コイルと第
   ２の発電コイルとを有し、第１の発電コイルの両端から
   溶接負荷用出力端子が、また第１の発電コイルと第２の
   発電コイルとの直列回路の両端から一般負荷用出力端子
   がそれぞれ引き出された交流発電機と、 第１の状態と第２の状態とに切換えられる特性切換スイ
   ッチと、 前記特性切換スイッチが第１の状態にあるときにのみ動
   作して前記一般負荷用出力端子間の電圧を設定値に保つ
   ように制御する電圧調整器とを備えた内燃機関駆動発電
   装置において、 前記特性切換スイッチは電気的に制御されるスイッチ素
   子からなり、 前記一般負荷用出力端子間を通して流れる負荷電流を検
   出する一般負荷検出器と、前記一般負荷検出器が負荷電
   流を検出したときにのみ前記特性切換スイッチを第１の
   状態にするように前記一般負荷検出器の出力に応じて前
   記特性切換スイッチを制御する特性切換スイッチ制御回
   路とが設けられていることを特徴とする内燃機関駆動発
   電装置。
2. 【請求項２】前記溶接負荷用出力端子間を通して流れる
   溶接負荷電流を検出する溶接負荷検出器と、前記溶接負
   荷検出器が溶接負荷電流を検出したときに前記特性切換
   スイッチを強制的に第２の状態に保持する特性切換スイ
   ッチ保持回路とを更に備えたことを特徴とする内燃機関
   駆動発電装置。