JPS5932189Y2 - 交流発電装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は走行用としてガソリンエンジン或いはディーゼ
ルエンジンを有する車両の前記エンジンを交流発電機駆
動用に兼用するもの等、エンジンの回転駆動力を用いて
周波数精度の高い交流電圧を得るための交流発電装置に
関するものである。

従来この種のエンジン駆動式の交流発電装置では、エン
ジン出力軸と交流発電機の回転子駆動軸とを直結酸は一
定比のギヤ等にて連結するメカニカルカップリング方式
が用いられ、かつエンジンにその回転数を一定に調整す
るガバナを配した方式が用いられていた。

しかしながら、この様なエンジンと交流発電機とをメカ
ニカルカップリングし、ガバナにて間接的に交流発電機
の回転数を調整し、この回転数に比例した周波数の交流
電圧を得るものでは、前記エンジンに供給される燃料が
回転エネルギーに変換されるまでの時間遅れとか、各燃
焼サイクルごとに発生する回転トルクの変動等の原因に
より、前記ガバナを高性能化しても回転数変動率を０．
５％までの精度に制御するのが限界であった。

しかるに１例えば電源同期型のビデオテープレコーダ等
においては、交流電圧の周波数の変動を設定値の０．３
３％以下（６０Ｈｚ電源に対しては０．２Ｈ２以下）に
押えることが要求され、これらの電子機器を例えば車載
しても従来のエンジン駆動式の交流発電装置では周波数
精度が不足してしまう。

そこで、エンジンにその回転速度を設定速度に粗調整す
るガバナを設け、前記エンジンと交流発電機との間に電
磁継手を挿入連結し、この電磁継手の出力回転速度を所
定値に精密調整する制御回路を設け、さらに前記交流発
電機より発生する交流電圧の大きさを調整する電圧調整
器を設けた交流発電装置にて実験したところ次のことが
判明した。

すなわち、この交流発電装置を始動する場合まずエンジ
ンガバナの電源を投入して作動させ、エンジンを設定回
転速度で運転し、次に電磁継手の励磁制御回路の電源を
投入して、交流発電機を精密な所定値の回転速度で運転
させ、しかる後に発電電圧調整器に電源を投入して作動
させる操作を行い、交流電源を使用可能状態とする。

また、交流発電装置を停止させる場合、前述とは逆に発
電電圧調整器の電源を遮断して発電を停止させ、次に電
磁継手の励磁制御回路の電源を遮断して。

交流発電機を停止させ、しかる後にエンジンガバナの電
源を遮断する操作にて交流発電装置を停止させなげれば
ならない。

したがって、始動時エンジンガバナの電源投入前に、電
磁継手の励磁制御回路の電源を誤って投入したり、又発
電電圧調整器の電源を投入したりすると電磁継手の励磁
コイル及び交流発電機の界磁コイルに過大電流が流れ各
コイルを焼損する恐れがある。

一方停止時にも同しように、発電電圧調整器、励磁制御
回路、エンジンガバナのそれぞれの電源遮断タイミング
として、最初にエンジンガバナの電源を誤って遮断した
とすると電磁継手の励磁コイルあるいは交流発電機の界
磁コイルを焼損する恐れがある。

本考案は上述の諸問題に鑑みたもので、回転速度を設定
速度に粗調整するためのガバナを有するエンジンよりの
回転駆動力を、制御回路を有する電磁継手にて所定値に
精密調整した出力回転速度に変換して交流発電機に伝達
し、さらにスタートシーケンス回路にて前記エンジンと
前記電磁継手と前記交流発電機とをそれぞれ前段の作動
状態を監視して順次自動始動させることによって、周波
数精度の高い交流電圧を得ることができ、かつ始動操作
を極めて簡略化することができる交流発電装置を提供す
ることを目的とするものである。

以下図面に従って本考案を詳しく説明する。

第１図は本考案の構成を示すブロック図で、１は車両走
行用エンジン、２はエンジンガバナ、３は走行用トラン
スミッション及びＰＴＯ装置等を含む増速機、４は電磁
継手、５は交流発電機、６は励磁制御回路、７は発電電
圧調整器、８はスタートシーケンス回路及び異常停止回
路を含む保護回路である。

エンジン１は回転駆動力を発生する動力源であり、車両
走行用のガソリンエンジン或はディーゼルエンジンにて
発電機駆動に兼用している。

エンジンガバナ２はエンジン１の回転速度ＮＥを設定速
度にて粗調整するもので、例えば第２図のブロック図に
示す如き電気式定速ガバナを用いることも可能である。

即ち、エンジン１の出力軸に停動するタコジェネレータ
ー等より戒る速度電圧発生器２１にて、エンジン回転速
度Ｎ０に比例した速度電圧ＶＥを発生し、エンジン設定
回転速度に対応して定められたエンジン回転速度設定器
２２のエンジン回転速度設定電圧ＶＦと比較器２３にて
比較し、速度電圧■Ｅと設定電圧ｖＦとの誤差電圧△Ｖ
（−ＶＦ−Ｖｓ）を検出し、この誤差電圧△Ｖを増巾し
て電気−機械変換するアクチュエーター２４に印加し、
エンジン１のアクセル操作レバーの操作量αを調整し、
エンジン設定回転速度を目標としてエンジン回転速度の
自動制御を行っている。

第３図は電気−機械変換するアクチュエーター２４の一
例を示すもので、電磁コイル２４１より永久磁石式可動
鉄心２４２に作用する電磁力と。

リターンスプリング２４３との力のつり合いからエンジ
ンアクセル操作量αをきめている。

このエンジンガバナによりエンジン回転速度は＋５％程
度に粗調整される。

増速機３はエンジン１０回転駆動力を走行用トランスミ
ッションに併設されたＰＴＯ装置より取り出し、適当な
ギヤ比のギヤにて増速するもので、車両走行用エンジン
１の最大出力が発電機駆動出力より十分大きい場合が多
いため、エンジン効率の高い運転条件を得ると共に、エ
ンジン騒音をおさえるべく、エンジン回転速度の設定速
度を発電機設定回転速度の数分の１とするためのエンジ
ン回転速度の増速をしている。

なお、前記ＰＴＯ装置は、Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ
ｏｆｆ装置の略称であり、一般に車両の走行用トランス
ミッションのカウンターギヤーにギヤ結合して回紙駆動
力を取り出し、エンジン駆動力を走行以外の用途に利用
するために用いるものである。

電磁継手４は、励磁電流を変化することにより入力軸よ
り出力軸への伝達トルクが調節可能なものであり、入力
軸と出力軸との滑りが励磁電流にて調節可能となってい
る。

この−例を第４図に示す。

第４図の断面図において、入力軸４１に直結した誘導子
４２と出力軸４３に直結した回転ドラム４４がわずかな
エアギャップを隔てて回転自在に対向している。

そして励磁コイル４６に励磁電流を流すと、フレーム４
５を含めてループＡの如き閉磁路が形成されるため、入
力軸４１０回転に伴って回転ドラム４４に回転磁界が発
生し、電磁誘導による渦電流が流れ、入力１軸４１より
出力軸４３ヘトルクが伝達される。

この出力軸４３の伝達トルクＴの大きさは、励磁電流■
及び入力軸４゛１と出力軸４３との渭りＳに応じて第５
図の特性図の如く変わる。

この電磁継手４０入力軸４１は増速機３を経てエンジン
１の出力軸に連結され、又出力軸４３は交流発電機５の
回転子軸に連結されているので、励磁電流■を制御する
ことにより、交流発電機５の回転速度が調節される。

励磁制御回路６は交流発電機５の回転速度を検出して所
定回転速度に対応する所定値と比較し、その比較出力に
応じて電磁継手４の励磁電流を制御し、所定回転速度を
目標値として交流発電機５の回転速度の誤差修正を行う
ものである。

ここで、交流発電機５としては、同期機を用いているの
で、出力の交流電源の周波数は発電機回転子の回転速度
で決まり、従って周波数変動率は発電機回転子の回転速
度変動率に対応する。

この励磁制御回路の一例としては、デジタル式回転周期
計測型のものがあり、そのフロック図を第６図に示す。

６１は回転検出器で、交流発電機５０回転子が一定回転
角度だけ回転するたびに回転検出パルスＴＣを発生する
もので、前記回転検出パルスＴｃは発電機回転子の回転
速度に反比例した周期を有している。

６３はクロックパルス発生器で、その出力に発生するク
ロックパルスＰｃカハルスｆｌｉ６２に加わっている。

このパルス変調器６２は前記回転検出パルスＴｃのくり
返し時間だけ、前記クロックパルスにてパルス変調し、
この変調したパルス数を比較計数回路６４に送り込む。

すなわち発電機回転子の回転速度に反比例したパルス数
となる。

次に回転速度設定器６５は発電機所定回転速度時に前記
パルス変調器６２にてパルス変調されたパルス数と等し
い値がセットされており、比較計数回路６４にて、前記
変調パルス数と前記回転速度設定器６５の設定パルス数
とを、前記回転検出パルスの周期単位で計数し、その比
例計数出力を増巾器６６で増巾した後、電磁継手４の励
磁電流を断続制御するものである。

尚電磁継手４０入力軸側回転数は発電機負荷が最大時に
おいても常に電磁継手４の滑り分だけ高い回転数が得ら
れるようにエンジンガバナ２をセットする必要があるこ
とは勿論である。

発電電圧調整器７としては交流発電機５の交流出力電圧
Ｖｇを検出し、整流回路、Ｐ波回路等を経て直流変換し
、設定電圧と比較して誤差検出を行い、交流発電機５の
界磁電流を制御し、交流発電機５の出力電圧を調整する
回路構成にて適用可能であり、公知の回路例が多いので
省略する。

８はスタートシーケンス回路及び異常停止回路を含む保
護回路であり、その回路構成を第７図に示す。

１００は車載バッテリーであり、ガソリンエンジンの車
両では１２（Ｖ）、ディーゼルエンジンの車両では２４
（Ｖ）直流電圧が主に使用されている。

８０はメインスイッチであり、交流発電装置の電流を投
入、あるいは遮断するものである。

メインスイッチ８０を投入すると保護回路８に電源が入
る。

９８は安定化電流回路で保護回路８内の回路素子に電源
供給するものであり、その回路構成は公知のものが多々
あるため、その説明はここでは省略する。

タイマー８１は２個のインバータと抵抗及びコンデンサ
より戒る発振器８１０とカウンタ８１１にて構成される
。

このカウンタ８１１には米国のＲＣＡ社製の１４ビツト
のバイナリカウンタＣＤ４０２０Ａを用い、その出力Ｑ
１３から５秒信号、Ｑ１４から１００秒信を得ている。

各々の出力Ｑ１３ｙＱ１４の信号は５秒後及び１０秒後
に０”からｌ”信号に変わるものである。

ここでいう″ｌ”信号及び′０”信号というのは各々安
定化電源回路９８の電源電圧ＶＣＣ及びバッテリ１００
の接地電位に略等しい電圧信号を示している。

以下同じ意味にて用いるものである。従って、１００秒
信及び５秒信号を得るために発振器８１０の発振周波数
は約８１９．２Ｈｚとなっている。

又、カウンタ８１１のＲＥＳＥＴ端子に１”信号が印加
されると、全ての出力は“Ｏ”にリセットされ１発振器
８１０からの信号はＩＮ端子に印加され、メインスイッ
チ８０の投入と同時に作動を開始し、出力端子Ｑ、１３
はＮＡＮＤゲート８６の一方の入力端子に接続され又出
力端子Ｑ １４はＮＡＮＤゲート８５の一方の入力端子
に接続される。

セット回路８２及び８３は同じ構成、同じ機能を有して
いるもので、セット回路８２について説明する。

このセット回路８２は２個のＮＡＮＤゲート８２１及び
８２２にてＲ−Ｓフリップフロップが形成され、抵抗８
２３及びコンデンサ８２４よりなる初期設定回路を備え
ている。

ＮＡＮＤゲ−）８２２の一方の入力端子はＮＡＮＤゲー
ト８５の出力端子に接続され、その出力端子はＮＡＮＤ
ゲート８γの一方の入力端子に接続され。

ＮＡＮＤゲート８２１の一方の入力端子に接続されてい
る抵抗８２３、及びコンデンサ８２４は電源投入時に、
セット回路８２の出力端子が確実に”０”信号を発生す
るために設けており、ＮＡＮＤゲート８５の入力Ｑ１４
に”０”信号が印加され、出力に”ｌ”信号が出る時間
よりも長い定数になる様に抵抗８２３とコンデンサ８２
４の値が選んである。

すなわち、電源が投入されタイマー８１が作動を開始し
、出力Ｑ１４は”Ｏ”となりＮＡＮＤゲート８５の出力
がｌ”となるまで、ＮＡＮＤゲート８２１の出力が”ｌ
”を抵抗８２３．コンデンサ８２４にて決まる時定数で
保持し、ＮＡＮＤゲート８２２の出力端子が”０”とな
り、ＮＡＮＤゲート８２１の他方の入力が常に“０”と
なっており、その出力は“ｌ”を保持しつづける。

次に、ＮＡＮＤゲート８５の出力が”Ｏ”となると、Ｎ
ＡＮＤゲート８２２の出力は″１”となり、ＮＡＮＤゲ
ート８２１の二つの入力が１”となり出力が“０”とな
る。

従って、次［ＮＡＮＤゲート８５の出力は”ｌ”になっ
てもセット回路８２の出力は”ｌ”信号を保持しつづけ
る。

そして、セット回路８２の出力を“Ｏ”にするのは電源
を再投入すれば良い。

次に、他方のセット回路８３において、その入力端子は
ＮＡＮＤゲート８６の出力端子に接続され、その出力端
子はＮＡＮＤゲート８８の一方の入力端子に接続されて
いる。

従って、電源投入時にはタイマー８１の出力Ｑ１３は′
０”となるためＮＡＮＤゲート８６の出力は”１”とな
り、セット回路８３の出力は”０”である。

次に、ＮＡＮＤゲート８６の出力が“Ｏ”となるとセッ
ト回路８３の出力は１”となり、その信号を保持しつづ
ける。

よって、２個のセット回路８２及び８３は、タイマー８
１の出力Ｑ１ｓｔＱｔ４より５秒及び１０秒間隔で“０
”。

”１”をくり返す周期性をもつ信号を発生するため、Ｎ
ＡＮＤゲート８５．及び８６の他方の入力信号が各々”
１”である時その出力もタイマー出力に同期して“ｌ”
、”０”をくり返すため、始動時のみ、その”１”、Ｏ
”信号を使用し、その後はそのくり返しを止めるために
設けられているものである。

次に、リセット回路８４はタイマー８１０カウンタ８１
１をリセットするもので、ＮＡＮＤゲート８４１．イン
バータ８４２と抵抗及びコンデンサにて構成され、電源
投入時に一方の入力端子に接続されている抵抗、コンデ
ンサの遅れ回路により′１”信号を出してカウンタ８１
１をリセットし、又インバータ８４２の入力が”０”か
らｌ”になった時出力がｌ”から０”になり、微分コン
デンサにより負のパルスが発生し、その負パルスにてＮ
ＡＮＤゲー）８４１の出力に′ｌ”が出て、カウンタ８
１１をリセットする。

定常時はＮＡＮＤゲート８４１の二つの入力は共にＶＣ
Ｃより抵抗を通して”１”が印加されているため、その
出力は０”となっている。

次に。エンジン回転速度判別器８９は演算増巾器を用い
た比較器８９１及び８９２．ＮＡＮＤゲート８９３及び
８９４．セット回路８９６及びインバータ８９５により
構成されている。

まず、エンジンガバナ２の速度電圧発生器２１からの速
度電圧ＶＦ。

が２つの比較器の各々の反転入力端子（図中には（へ）
で示しである。

）に印加されている。比較器８９１は上限比較器であり
、エンジン回転数の上限値■Ｅｕはポテンショメータに
よりセットされ、非反転入力端子（図中では（イ）で示
しである。

）に印加されている。

そして、速度電圧ＶＥが上限値ＶＥｕより低い場合は比
較器８９１の出力電位は６１”であるが、上限値ＶＥｕ
を越すと０”となる。

又非反転入力端子から出力端子に順方向に接続しである
ダイオードＤ１は上限値ＶＥｕより低い場合は逆バイア
スされていて、非反転入力は出力の影響を受げないが、
上限値ＶＥｕを越すと出力が”０”となり、ダイオード
Ｄ１は順方向にバイアスされるため非反転入力電位は略
零電位に等しくなり、エンジンが停止するまで、その状
態を保持する。

すなわちホールド機能を持った比較となるわけである。

その比較器８９１出力はＮＡＮＤゲート８９３の一方の
入力端子に印加されている。

比較器８９２は下限比較器であり、速度電圧Ｖｇがエン
ジン回転数の下限値ＶＥＤより低い場合は、その出力は
”１”であるが、下限値ＶＥＤを越すと、その出力は“
Ｏ”となる。

この下限比較器８９２の出力端子はセット回路８９６の
入力端子と、インバータ８９５を通してＮＡＮＤゲート
８９３の他方の入力端子及びＮＡＮＤゲート８５の他方
の入力端子に接続されている。

セット回路８９６は前述のセット回路８２と回路構成及
び作動は全く同じであり、電源投入時にその出力を”０
”にセットし、下限比較器８９２の出力が”０”になる
とセット回路８９６の出力は１”となり、そのまま１”
状態を保持する。

その出力端子はＮＡＮＤゲート８９４の他方の入力端子
に接続されており、ＮＡＮＤゲート８９４の一方の入力
端子はＮＡＮＤゲート８９３の出力端子に接続されてい
る。

よって、エンジン回転速度判別器８９の出力すなわちＮ
ＡＮＤゲート８９４の出力は表示部９０及びリレー駆動
回路９５に各々印加されている。

次に、エンジン回転速度判別器８９の作動について述べ
る。

メインスイッチ８０を投入すると、上限比較器８９１及
び下限比較器８９２の各々の出力は”１”である。

又、セット回路８９６の出力も電源リセットがかかり、
″０”となっているため、ＮＡＮＤゲート８９４の出力
は′ｌ”となり、リレー駆動回路９５を作動させ、リレ
ーＲ１をオンさせて、エンジンガバナ２に電源を入れ、
アクチュエータ２４を作動させて、エンジン回転速度を
設定速度ＮＦを目標に上昇させる。

そして、エンジン回転速度電圧■Ｅが上昇して下限値Ｖ
ＥＤを越すと、下限比較器８９１の出力が反転して０”
となり、セット回路８９６がセットされその出力がｌ”
となる。

それと同時に、インバータ８９５の出力はｌ”となるた
め、ＮＡＮＤゲート８９３の二つの入力は共に″ｌ”。

ｌ”となるため、出力は″Ｏ”となり、ＮＡＮＤゲート
８９４の出力は“１”で始動時と変らない。

エンジン回転速度電圧ＶＥが上限値Ｖ Ｅｕを越すと（
すなわちエンジンが過回転した場合）上限比較器８９１
の出力が′０”となるため、ＮＡＮＤゲート８９３の出
力は“１”となり、従ってＮＡＮＤゲート８９４の入力
は′″１”、′ｌ”となり、その出力が０”となる。

又速度型ＦＥＶＥが下限比較器８９２の下限値ｖＥＤ以
下になった場合、（すなわちエンジン回転が下がりすぎ
た場合）、下限比較器８９２の出力が”ｌ”となるため
、インバータ８９５の出力が”Ｏ”となり。

ＮＡＮＤゲート８４１の出力が“１”、従ってＮＡＮＤ
ゲート８９４の入力が共に”１”、′″ｌ”となり、そ
の出力は“０”となる。

リレー駆動回路９５はダーリントントランジスタにて構
成され、１”入力が印加されると、ダーリントントラン
ジスタがオンし、リレーＲ１のコイルに通電して、この
リレーＲ１の接点をオンさせ、′０”入力が印加される
と、前述とは反対の動作をし、リレーＲ１の接点をオフ
して電源を遮断する。

また１表示回路９０は異常時にランプ表示を行うもので
、インバータ９０１．）ランジスタ９０２．ランプ９０
３、ダイオード９０４にて構成され、その作動は入力に
０”信号が印加されるとインバータ９０１の出力が′ｌ
′となりトランジスタ９０２がオンし、ランプ９０３に
通電されて点灯し異常表示する。

又、ダイオード９０４はランプ９０３がオフした場合に
発生する逆起電圧を吸収するためのものでトランジスタ
９０２の保護用として用いている。

次に、表示回路９０に”ｌ″が印加されている場合、イ
ンバータ９０１の出力は′０″となり、トランジスタ９
０２がオフし、ランプ９０３は点灯しない。

表示回路９２及び９４は表示回路９０とその回路構成、
及び作動は全く同じである。

次に、交流発電機回転速度判別器９１は、単安定マルチ
バイブレータ９１１及び９１２とＮＡＮＤゲート９１３
より成る下限比較器９０９と単安定マルチバイブレータ
９１４及び９１５とＮＡＮＤゲート９１６より成る上限
比較器９１０をセット回路９１１、ホールド回路９１８
．インバータ９２１及び９２２、ＮＡＮＤゲート９１９
及び９２０より構成されている。

下限比較器９０９と上限比較器９１０は回路構成及び作
動が全く同じであり、ただ設定値のみが異なるので一方
について説明する。

又各々の入力信号は電磁継手励磁制御回路６の回転パル
ス検出器４１からの回転検出パルスＴｃである。

単安定マルチバイブレータ９１１．９１２，９１４及び
９１５は米国のモトローラ社製ＭＣ１４５２８を用いて
いるが、単安定マルチバイブレータの機能を有している
ものであれば、全て使用可能であることはいうまでもな
い。

まず、下限比較器９０９について説明する。まず、単安
定マルチバイブレータ９１１の入力端子Ｂに前記回転検
出パルスＴＣが印加され、他方の入力端子ＡはＯ”信号
が与えられ、ＣＤ端子には”１”信号が与えられている
。

又、パルス中Ｔ、は抵抗、コンデンサにて決定され、出
力はＱ端子より得られ、単安定マルチバイブレータ、９
１２のＡ端子に印加されると共に、ＮＡＮＤゲ−）９１
３の一方の入力端子に印加される。

単安定マルチバイブレータ９１２の入力端子ＢとＣＤ端
子には”１”信号が与えられ、出力はＱ端子より得られ
、ＮＡＮＤゲート９１３の他方の入力端子に印加されて
いる。

単安定マルチバイブレータ９１２のパルス中Ｔ２も同様
に抵抗とコンデンサにて決定される。

所定値としての下限パルス中はＴ、となり、Ｔ２はＴ１
より少し大きな値に選んでおり、これは入カバルスＴＣ
のパルス中がＴ。

より小さくなると、ＮＡＮＤゲート９１３の出力が１”
から０”に切換わり、その時のチックリングを防止する
ために、前述の様に選定しである。

その作動を第８図のタイミングチャートについて述べる
。

まず、第８図ａ図示の回転検出パルスＴｃの周期が第８
図す図示の下限パルス中Ｔ１より長い場合、すなわち交
流発電機５の回転速度が、所定回転速度より低い場合は
、ＮＡＮＤゲート９１３の２つの入力信号は同時に”１
”、″１”になることがなく、その出力信号は”１”と
なっている。

しかし、逆にＴｃ＜Ｔ、 となると単安定マルチバイ
ブレータ９１１はトリガ周期が下限パルス中Ｔ１より短
いため、その出力Ｑは′１”となり、単安定マルチバイ
ブレータ９１２をトリガしなくなるため、単安定マルチ
バイブレータ９１２の出力Ｑは“１”となる。

従って、ＮＡＮＤゲート９１３の出力は′Ｏ”となる。

すなわち、所定値の前後で“１”、“０”の判別信号が
得られ、この判別信号がセット回路９１７の入力に印加
されると共に、インバータ９２１を通ってＮＡＮＤゲー
ト９２０の一方の入力に印加される。

又、インバータ９２１の出力はＮＡＮＤゲート８６の他
の入力端子に接続されると共にリセット回路８４の入力
端子に接続されている。

上限比較器９１０は交流発電機５の過回転検出用で、そ
の構成、作動は下限比較器９０９とほぼ同じである。

上限比較器９０９の出力はホールド回路９１８に印加さ
れ、ホールド回路９１８の出力はインバータ９２２を通
してＮＡＮＤゲート９２０の他方の入力端子に印加され
ている。

セット回路９１７は回路構成、及びその作動はセット回
路８２に同じであり、その機能はセット回路８９６と同
じであるため、説明は略す。

ホールド回路９１８は回路構成及びその作動はセット回
路８２と同じであり、その機能は交流発電機５が過回転
した場合上限比較器の出力が′０”となり、ホールド回
路の出力が′ｌ”となる。

そして、交流発電機５に停止信号が出て、回転が下がり
、上限比較器９１０の上限値以下になると、上限比較器
９１０の出力が１”となり。

正常信号となるが、一旦過回転が生じると、ホールド回
路９１８にてホールドし、確実に交流発電機５を停止さ
せる。

そして、電源を再投入しないかぎり復帰しないようにし
である。

次に、ＮＡＮＤゲート９１９の入力はセット回路９１７
の出力とＮＡＮＤゲート９２０の出力が２つの入力に各
々印加され、その出力は表示回路９２及びＮＡＮＤゲー
ト８７の他方の入力端子に印加されている。

上記構成において、交流発電機回転速度判別器９１の作
動について述べる。

まず、電源が投入されると下限比較器９０９及び上限比
較器９１０の出力は各々″″１”状態となっていると共
に、セット回路９１７及びホールド回路９１８は各々電
源投入時にリセットされ、その出力は０”状態となる。

従って、ＮＡＮＤゲート９１９の一方の入力が０”であ
るため、その出力は１”となり。

正常信号となる。

次に、交流発電機５０回転速度が上昇し、下限比較器９
０９の下限値を越すと、その出力は”Ｏ”となり、セッ
ト回路９１７をセットし、その出力は１”となる。

それと同時にインバータ９２１の出力は“１”となり、
又ホールド回路９１８は電源リセット状態で”０”であ
り、インバータ９２２にて反転されて１”となり、ＮＡ
ＮＤゲート９２０の２つの入力は各々″１”、′１”と
なり、その出力は′Ｏ”となって、ＮＡＮＤゲート９１
９の出力は変らずに正常信号の”１”の状態となってい
る。

次に、交流発電機５の回転速度が上限比較器９１０の上
限値を越えた場合、その出力が”０”となり、ホールド
回路９１８がセットされ、その出力が１”となり、イン
バータ９２２にて判定されて、０”となり、ＮＡＮＤゲ
ート９２０の出力はｌ”となり、ＮＡＮＤゲート９１９
の２つの入力が′１”。

”１”となり、その出力が０”となって異常信号を発生
し、表示回路９２のランプを点灯すると共に、その信号
はＮＡＮＤゲート８７に印加され。

その出力を”１”とし、リレー駆動回路９６を介してリ
レーＲ２を遮断させる。

次に、交流発電機５の回転速度の回転が下がり、下限比
較器９０９の下限値以下になった場合下限比較器９０９
の出力信号が１”となり、インバータ９２１にて反転さ
れて”０”となり、ＮＡＮＤゲート９２０の出力が１”
となり、ＮＡＮＤゲート９１９の２つの入力信号が各々
″ｌ”、”１”となって、その出力はＯ”となり異常信
号を発生する。

又リレー駆動回路９６はインバータとダーリントントラ
ンジスタにて構成され、入力に０”信号が加わるとイン
バータにて反転してダーリントントランジスタをオンさ
せ、リレーＲ２を作動させて接点をオンさせ、電源が供
給可能状態となる。

又入力に′１”信号が印加されると前述とは逆に、リレ
ーＲ２をオフさせる。

次に、交流出力電圧判別器９３は回路構成及びその作動
はエンジン回転速度判別器８９と全く同じものを用いて
いる。

入力信号としては１発電電圧調整器７からの交流出力電
圧をＶｇを直流電圧に変換された信号Ｖｇｅが印加され
ており、上限比較器９３１にて発電機５の出力の過電圧
を検出し、又下限比較器９３２にて交流出力電圧の低電
圧を検出している。

そして。インバータ９３６．ＮＡＮＤゲート９３５及び
９３７、セット回路９３４にて構成され、ＮＡＮＤゲー
ト９３７の出力すなわち交流出力電圧判別器９３の出力
は表示回路９４とＮＡＮＤゲート８８の他方の入力端子
に印加され、正常時には、“１”信号を発生し、ＮＡＮ
Ｄゲート８Ｂを通り、リレー駆動回路９７を作動させリ
レーＲ３を作動させる。

リレー駆動回路９７はリレー駆動回路９６と全く同じも
のでＯ”信号が加わるとリレーＲ３をオンさせ、１”信
号が加わるとオフさせる。

又、エンジン回転速度判別器８９．交流発電機回転速度
判別器９１及び交流出力電圧判別器９３に設けられてい
る各々のセント回路８９６，９１７及び９３４は始動時
に各入力信号が各下限比較器の下限値以下の時、異常時
信号を出すため、それをキャンセルして、各制御装置を
作動させ、各々の下限値を越えてから異常を検出するも
ので、装置の始動時のみ作動するものである。

又比較器として用いている演算増巾器は位相補償素子及
び電源は正規に接続しであるものとして省略しである。

また論理記号にて示したディジタル集積回路の電源も同
様に、正規に接続しであるものとして省略しである。

又ｖＢは電源ＶＢ端子に接続され、又Ｖｃｃは安定化電
源出力のＶＣＣ端子に接続されている。

そして、タイマー８１．セット回路８２．８３、リセッ
ト回路８４、ＮＡＮＤゲート８５，８６゜８７．８Ｂ、
エンジン回転速度判別器８９における下限比較器８９２
．交流発電機回転速度判別器９１の下限比較器９０９、
リレー駆動回路９５゜９６．９７、およびリレーＲ１、
Ｒ２、Ｒ３にてスタートシーケンス回路を構成し、また
エンジン回転速度判別器８９．交流発電機回転速度判別
器９１、および交流出力電圧判別器９３にて異常停止回
路を構成している。

次に、全体の作動について述べる。

まず、交流発電装置を始動する場合、メインスイッチ８
０を投入するとスタートシーケンス回路及び異常時自動
停止回路よりなる保護回路８に電源が供給される。

それと同時にリセット回路８４より電源リセット信号が
発生し、タイマー８１のカウンタ８１１をリセットし、
タイマー８１が作動開始する。

又エンジン回転速度判別器８９の出力は”ｌ”信号であ
るため、リレー駆動回路９５を作動させ、リレーＲ１を
オンさせ、エンジンガバナ２に電源を供給し、アクチュ
エータ２４を作動させてエンジン回転速度を設定回転速
度にて運転する。

このとき、エンジン回転速度が上昇し、エンジン回転速
度判別器８９の下限比較器８９２の下限値以上になると
、その出力は“０”となり、インバータ８９５の出力は
１１”となり、ＮＡＮＤゲート８５の他方の入力端子に
印加される。

さらに、タイマー８１の出力Ｑ１４は約１０秒後に”■
”信号となりＮＡＮＤゲート８５の２つの入力は”ｌ”
”ｌ”となり、その出力がＯ”となってセット回路８２
をセットし、その出力を“１”とする。

又交流発電機回転速度判別器９１の出力は電源投入侍″
１”信号を出してい いるためＮＡＮＤゲート８７の
２つの入力信号は“１”、“１”となり、その出力は０
”となる。

したがって、リレー駆動回路９６が作動し、リレーＲ２
をオンさせて電磁継手励磁制御回路６に電源が供給され
て１作動を開始し、交流発電機５の回転速度を所定回転
速度まで上昇させる。

そして、交流発電機回転速度判別器９１の下限比較器９
０９の下限値以上に、交流発電機５の回転速度が上昇す
ると、下限比較器９０９の出力が”０”となりインバー
タ９２０にて反転されて”ｌ”信号となり、リセット回
路８４に印加され、リセット回路８４からリセット信号
″ｌ”が発生し、タイマー８１０カウンタ８１１をリセ
ットする。

そして、５秒後にＱ１３から“１”信号を発生する。

一方インバータ９２１の”ｌ”信号はＮＡＮＤゲー）８
６にも印加され、その２つの入力は°゛ｌ”、ｌ”とな
り、その出力は”０”となってセット回路８３をセット
し、その出力を”ｌ”とする。

又、交流出力電圧判別器９３は電源投入時、その出力は
”１”となっているため、ＮＡＮＤゲート８８の２つの
入力信号は１”、ｌ”となり、その出力はＯ”となる。

そして、リレー駆動回路９７を作動させて。リレーＲ３
をオンさせ、発電電圧調整器７に電源が供給され、交流
発電が開始され、発電電圧調整器Ｔの設定電圧にて交流
出力電圧が得られる。

次に、交流発電装置を停止する場合は、メインスイッチ
８０を遮断すると、スタートシーケンス回路及び異常時
自動停止回路の電源供給が止まり。

リレーＲ，，Ｒ２及びＲ３が全てオフするため。

エンジンガバナ２、電磁継手励磁制御回路６、及び発電
電圧調整器７の電源供給が全て遮断され、交流発電装置
は自動的に停止する。

次に、エンジン回転速度が設定回転速度を逸脱して、エ
ンジン回転速度判別器８９の下限値以下或は上限値以上
になった場合、その出力は”０”となり、表示回路９０
が作動して表示ランプを点灯すると共に、リレー駆動回
路９５を作動させ、リレーＲ１をオフさせ、エンジンガ
バナ２の作動を停止する。

それと同時に、電磁継手４の励磁制御回路６及び発電電
圧調整器７の電源供給が停止され、交流発電機５０回転
が停止し、発電も停止する。

従って、交流発電機回転速度判別器９１の下限比較器９
０９が作動し、判別器９１の出力を＋Ｔ Ｏ”とし、表
示回路９２を作動させて、表示ランプを点灯させ、又Ｎ
ＡＮＤゲート８７の一方の入力が０”となるため、その
出力が”１”となり、リレー駆動回路９６を作動させ、
リレーＲ２をオフさせる。

又、それと同時に交流出力電圧判別器９３の下限比較器
９３２も作動し、判別器９３の出力が０”となり表示回
路９４を作動させて、表示ランプを点灯させ、又ＮＡＮ
Ｄゲート８８の一方の入力が“０”となるため、その出
力は１″となり、リレー駆動回路９７が作動してリレー
Ｒ３をオフさせる。

従って、交流発電装置は異常時に自動停止する。

次に、交流発電機５０回転速度が設定回転速度から逸脱
し、交流発電機回転速度判別器９１の下限値以下或は上
限値以上になった場合、判別器９１の出力は”０”とな
り、表示回路９２を作動させて表示ランプを点灯させる
と共に、ＮＡＮＤゲート８７の一方の入力が０″となる
ためその出力が′１”となり、リレー駆動回路９６を作
動させて、リレーＲ２をオフさせる。

すると、励磁制御回路６の電源供給は停止され、交流発
電機５０回転も停止する。

それと同時に、電圧調整器７の電源供給も停止されるた
め１発電も停止する。

そうすると、交流出力電圧判別器９３の下限比較器９３
２が作動し、判別器９３の出力を“Ｏ”にし、表示回路
９４を作動させて、ランプを点灯すると共に、ＮＡＮＤ
ゲート８８の一方の入力が０”となるためその出力が“
１”となり、リレー駆動回路９７を作動させて、リレー
Ｒ３をオフする。

次に、発電機出力が設定電圧より逸脱して、交流出力電
圧判別器９３の下限値以下及び上限値以上になると、判
別器９３の出力が′０”となり１表示回路９４を作動さ
せてランプを点灯し、それと同時にＮＡＮＤゲート８８
の一方の入力がＯ”となるため、その出力は“ｌ”とな
り、リレー駆動回路９７を作動させ、リレーＲ３をオフ
させて、発電電圧調整器７の電源供給を遮断し、発電を
停止させる。

従って、上述の実施例によれば、メインスイッチ８０を
投入するとスタートシーケンス回路及び異常時自動停止
回路よりなる保護回路８に電源が供給されて作動を開始
すると共に、エンジンガバナ２にも電源が入り、作動を
開始する。

それと同時にスタートシーケンス回路内のタイマー８１
が作動を開始し、エンジン回転速度がエンジン回転下限
設定値以上になり、かつ電源投入から第１の設定時間経
過すると後段の励磁制御回路６に電源を供給し、これに
より交流発電機５が回転し、そして交流発電機回転速度
が、下限設定回転速度以上になり、かつ電源投入から第
２の設定時間経過すると後段の発電電圧調整器７に電源
を供給する。

これにより、交流発電機５は発電を開始し、発電電圧調
整器７の設定電圧の交流電圧が自動的に得られるため、
始動が非常に簡単であり、かつ確実に行われ、又、誤操
作による事故を防ぐことができ、さらに停止時にはメイ
ンスイッチを遮断するのみにて交流発電装置を自動停止
させることができる。

さらに、エンジン回転速度判別器８９、交流発電機回転
速度判別器９１及び交流出力電圧判別器９３を設け、エ
ンジン回転速度がエンジン下限値以下及びエンジン上限
値以上になった場合。

エンジンガバナ２の電源を遮断すると共に、励磁制御回
路６及び発電電圧調整器７の電源も遮断して、交流発電
装置の運転を自動停止させ、又交流発電機５の回転速度
が発電機下限値以下及び発電機上限値以上になった場合
、励磁制御回路６の電源を遮断すると共に１発電電圧調
整器７の電源も遮断し、交流発電機５の運転を停止させ
ると共に。

発電も停止させ、又交流出力電圧が電圧下限値以下及び
電圧上限値以上になった場合発電電圧調整器７の電源を
遮断し１発電を停止させるため、エンジン過回転及び発
電機過回転による破壊を防ぐと共に、エンジン回転及び
発電機回転が低回転又は停止した場合、電磁継手４の励
磁コイル及び交流発電機５の界磁コイルの焼損を防ぐこ
とができ。

又交流出力電圧が過電圧、及び低電圧になった場合の負
荷となる機器の破損を防ぐことができる。

なお１本考案は上述の実施例に限定されることなく種々
の実施態様にて構成できるものである。

例えば、リレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３を電源へ直列接続した
ものに限らず並列接続してガバナ２と励磁制御回路６と
電圧調整器７とを互いに独立させてモ良＜、この際には
異常停止回路としてエンジン回転速度が所定範囲よりず
れたときに前記３つの回路２，６，７を電源から切離す
ように３個のリレーＲ１、Ｒ２、Ｒ３を全て遮断させ、
また交流発電機回転速度が所定範囲よりずれたときに前
記励磁制御回路６と前記電圧調整器７を電源から切離す
ように２個のリレーＲ２、Ｒ３を遮断させ。

交流出力電圧が所定範囲よりずれたときに前記電圧調整
器７を電源から切離すようにリレーＲ３を遮断させれば
よい。

また、保護回路８内のスタートシーケンス回路のタイマ
ー８１を省略することもでき、その際にはセット回路８
２．８３． リセット回路８４を省き、エンジン回転
速度判別器８９より発生する下限値を越えたことを示す
信号をＮＡＮＤゲート８７に直接印加し、交流発電器回
転連判別器９１より発生する下流値を越えたことを示す
信号をＮＡＮＤゲート８８に直接印加すればよい。

以上述べたように本願の考案においては１回転駆動力を
発生するとともに、その回転速度を設定速度に粗調整す
るためのガバナを有するエンジンと、このエンジンの回
転駆動力を受けて出力側へ変換伝達するとともに、その
出力回転速度を所定値に精密調整するための制御回路を
有する電磁継手と、この電磁継手の出力側に連結してそ
の回転速度に比例した周波数の交流電圧を発生する交流
発電機と、起動操作に連動して前記エンジンの定速運転
を開始するとともに、前記電磁継手と前記交流発電機を
それぞれ前段の作動状態を監視して順次自動始動させる
スタートシーケンス回路とを具備し、運転中に前記電磁
継手の入力回転速度及び出力回転速度が所定範囲よりず
れるとその作動を停止させる異常停止回路と、前記交流
発電機の出力電圧が所定範囲よりずれるとその作動を停
止させる異常停止手段とを設けているから、前記交流発
電機の回転速度を高精度に調整でき、この交流発電機よ
り高精度の周波数安定性を有する交流電圧を得ることが
でき、さらにその始動時に前記スタートシーケンス回路
の起動操作のみの極めて簡単な操作を行って、安全かつ
確実に始動運転することができ、さらに前記電磁継手の
前段の前記ガバナを有するエンジンの異常に伴う前記電
磁継手および前記交流発電機の破壊をも未然に防止する
ことができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる交流発電装置の一実施例の構成を
示すブロック図、第２図は第１図中のエンジンガバナの
構成を示すブロック図、第３図は第２図中のエンジンガ
バナのアクチュエータの模式図、第４図は第１図中の電
磁継手の一実施例を示す断面図、第５図は第４図に示す
電磁継手の伝達トルク特性図、第６図は第１図中の制御
回路を示すブロック図、第７図は第１図中の保護回路の
一実施例を示す構成図、第８図は第１図中の交流発電機
回転速度判別器の下限比較器の作動説明に供するタイム
チャートである。 １・・・エンジン、２・・・エンジンガバナ、３・・・
増速機、４・・・電磁継手、５・・・交流発電機、６・
・・励磁制御回路、７・・・電圧調整器、８・・・スタ
ートシーケンス回路と異常停止回路を含む保護回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 回転駆動力を発生するとともに、その回転速度を設定速
   度に粗調整するためのガバナを有する車両用エンジンに
   おいて、このエンジンの回転駆動力を受けて出力側へ変
   換伝達するとともに、その出力回転速度を所定値に精密
   調節するための制御回路を有する電磁継手と、この電磁
   継手の出力側に連結してその回転速度に比例した周波数
   の交流電圧を発生する交流発電機と、起動操作に連動し
   て前記エンジンの定速運転を開始するとともに。 前記電磁継手と前記交流発電機をそれぞれ前段の作動状
   態を監視して順次自動開始させるスタートシーケンス回
   路と、前記電磁継手の入力回転速度及び出力回転速度が
   所定範囲よりずれるとその作動を停止させる異常停止回
   路と、前記交流発電機の出力電圧が所定範囲よりずれる
   とその作動を停止させる異常停止手段とを具備し、スタ
   ートシーケンスとしてエンジン回転数が設定回転以内に
   なったら電磁継手を作動させ、かの電磁継手の出力軸回
   転数が設定回転数以内になったら発電を開始すると共に
   、各制御装置の電源がそれぞれリレーを介して直列に接
   続されていることを特徴とする車両用エンジン利用の交
   流発電装置。