JPS62221879A - 可搬形エンジン発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、可搬形エンジン発電装置に係り、特にインバ
ータ装置を用いて任意の周波数の交流電力を得ることの
できる可搬形エンジン発電装置に関する。

（従来の技術） 小形ガソリンエンジンと発電機とを組合すせ屋外で交流
電力を得るための装置が、可搬形エンジン発電機又は携
帯用発電機として知られており、レジャー用、野外工事
用、非常電源用などとして広く用いられている。この場
合、一般に、発電機としては同期機などの交流発電機を
用いており、エンジン回転数（ｎ）、出力周波数（ｆ）
、及び発電機磁極数（ｐ）の間には、良く知られている
ように、　ｎ＝１２ｏｆ／ｐ（７）関係がある。

この場合、一般には、２極又は４極の発電機を用いてい
るため、　５０Ｈｚ　（又はＢＧＨｚ）の安定した交流
出力を得るためには、例えば２極ではエンジン回転数を
３００ＯＲＰＭ（又は３ＢＯＯＲＰＭ）程度で安定化さ
せる必要がある。このため、エンジン回転をガバナなと
で制御するが、回転数が比較的低いためエンジンの運転
効率を高くとりにくく、また発電機を大形化せざるを得
ないという問題があった。そして更にエンジン回転数で
周波数を設定するため出刃用波数を一定に維持しにくい
という問題もあった。

このような問題点を解決するため、近年、発電機出力を
直流電力に変換した後、インバータでこの直流電力を更
に所望の電圧及び周波数に変換する方式が提案されてい
る（例えば、実開昭５９−１３２３９８号、特開昭８０
−８２０９８号など）。この種の装置において、安定し
た出力電圧を得るために、出力信号をフィードバックさ
せてインバータの駆動信号を制御しているものがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このような従来装置によれば、電圧検出用変圧
器、整流回路、電流制限回路、電圧調整回路などを備え
るため構成が複雑化し、また、負荷の急激な変動、例え
ば発電機負荷を急に取除いた場合などに、ガバナの特性
に起因してエンジン回転が急上昇し出力電圧が急激に増
大するが、このようなインバータの出力電圧をフィード
バックさせる従来装置では、この種の電圧変動乃至は周
波数変動に対応することが難しい。

従って、本発明は、常に安定した出力電圧をうることの
できる可搬形エンジン発電装置を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段並びに作用）この目的を
達成するため、本発明は、エンジンと、このエンジンに
よって駆動され所要の交流電気エネルギーを形成する発
電機（１）と、この発電機（１）の前記交流電気エネル
ギーを直流電気エネルギーに変換する交流直流変換手段
（１１）と、この交流直流変換手段（１１）の出力直流
電気エネルギーを所望の周波数の交流電気エネルギーに
変換する直流交流変換手段（２）とを備え、前記直流交
流変換手段（２）へ入力する直流電気エネルギーは定電
圧供給回路を介して供給するようにしてなり、このよう
な構成によれば、インバータ出力のフィードバック信号
によらない制御が可能となる。

（発明の実施例） 以下、添付図面に従って本発明の詳細な説明する。なお
、各図において、同一の符号は同様の対象を示すものと
する。。

第１図は本発明の実施例に係る可搬形エンジン発電機を
示す。図において、（１）は交流電気エネルギーを形成
する交流発電機、（２）は最終的に交流電気エネルギー
を供給するインバータ回路、（３）はインバータ回路（
２）の出力端子である。この装置は、交流発電機（１）
からインバータ回路（２）に至るまでの間に、電力を供
給する主回路系統（１０）と、この主回路系統（ｌＯ）
並びにインバータ回路（２）を制御する制御系統（２０
）とを備えている。

以下、これらを説明する。

交流発電機（１）は、例えば三相交流を発生する同期発
電機を用い、特開昭５８−１７０５９１１号などに開示
されるように、エンジンと共に防音ケースに収納されて
おり、一体で持運び可能又は移動可能なものである。こ
のような発電機（１）は、一般に、ステータの内側にロ
ータを配置したインナロータ形の発電機であるが、近年
提案されているステータの外側にロータを配置したアウ
タロータ形の発電機とすることもできる。このような交
流発電機（１）の交流出力（Ｕ）、（Ｖ）、（Ｉｔ）は
主回路系統（１０）の交流直流変換手段である整流回路
（１１）によって直流に変換される。この整流回路（１
１）の直流出力（ＤＣＩ）をスイッチングレギュレータ
（１２）に入力し安定化した直流電圧（ＤＣ２）を得た
後、これをインバータ回路（２）に供給する。インバー
タ回路（２）は、この直流入力（ＤＣ２）に基づき、後
述するゲート制御回路（２５）のゲート制御信号（ＧＣ
）により所望の電圧及び周波数の交流出力を出力端子（
３）に送出することかできる。

定電圧供給回路を構成するスイッチングレギュレータ（
１２）は、例えば第２図にモデル的に示すような構成と
することができる。このスイッチングレギュレータ（１
２）によれば、整流回路（１１）の直流電力（ＤＣＩ）
をスイッチングトランジスタ（１３）で断続させること
により、インバータ回路（２）の直流入力を整定させる
。すなわち、三角波発生器（１４）の出力を基準信号と
し、比較器（１５）によりこの基準信号とインバータ回
路（２）の入力側（ここでは動作をわかり易く説明する
ために検出回路（２０を省略して説明している）からの
直流信号を比較し、直流信号が基準信号を上回る期間だ
け比較器（１５）の出力をローレベルとするようにする
。こうすることにより、トランジスタ（１３）は、直流
信号が基準信号を上回る期間オフ状態となり、また直流
信号が基準信号を下回る期間だけオン状態となる。従っ
て、このスイッチングレギュレータ（１２）の出力端子
（１８）には、整流回路（１１）からの直流入力（口Ｃ
１）及び三角波発生器（１４）の出力基準信号で定まる
電圧値を有し、フリーホイーリングダイオード（１Ｂ）
及び平滑用コイル（１７）並びにコンデンサ（１８）を
介して整定された直流出力（ＤＣ２）が得られる。なお
、後の説明から明らかとなるが、三角波発生器（１４）
及び比較器（１５）は、制御系統（２０）の定電圧回路
（２３）側に含まれている。なお、交流発電機（１）、
整流回路（１１）、及びインバータ回路（２）は周知の
任意のものを用いることができる。

次に、制御系統（２０）を説明する。

制御系統（２０）は、整流回路（２１）、電圧安定化回
路（２２）、定電圧回路（２３）、電圧検出回路（２４
）、及びゲート制御回路（２５）を備えている。整流回
路直流出力を得るものであり、主回路（１０）の制御用
の５ｖ乃至は１２Ｖ程度の電圧を形成する。電圧安定化
回路（２２）は例えば平滑回路などを含むものである。

定電圧回路（２３）及び電圧検出回路（２４）の構成は
、例えば第３図に示すようであり、前述のスイ・ンチン
グレギュレータ（１２）との接続関係も示している。同
図によれば、定電圧回路（２３）は、スイッチングレギ
ュレータ（１２）の一部を成す三角波発生器（１４）及
び比較器（１５）を含んでおり、比較器（１５）の出力
は制御系統（２０）の電源線（２Ｑａ）、（２０ｂ）間
に接続したトランジスタ（２３ａ）　、　（２３ｂ）を
駆動する。

電圧検出器（２４）は、抵抗（２４ａ）及び定電圧ダイ
オード（２４ｂ）を縦続接続して成る。ただし、本発明
によれば、この電圧検出器（２４）の一端は制御系統（
２０）のホット側電源線（２０ａ）に接続し、他端は主
回路系統（１０）の接地側電源線（１０ｂ）に接続し、
更に制御系統（２０）の接地側電源線（２０ｂ）と主回
路系統（１０）のホット側電源線（１０ａ）とを接続手
段（２４ｄ）で共通に接続する。従って、この電圧検出
器（２４）は、主回路系統（１０）の電圧と制御系統（
２０）の電圧とを加えた電圧を監視することとなる。電
圧の監視は、抵抗（２４ａ）とダイオード（２４ｂ）と
の節点（２４ｃ）の電圧を前述の比較器（１５）の一方
の入力とすることで行う。この様にすることにより、制
御系統（２０）は、主回路系統（１０）の電圧変動の悪
影響を受けずに主回路系統（１０）の電圧を監視するこ
とができる。

第４図は、第３図と同様の構成を示すものであるが、定
電圧回路（２３）のトランジスタはトランジスタ（２３
ａ）−木とし、電圧検出器（２４）のダイオード（２４
ｂ）を抵抗（２４ｒ）とし、またスイッチングレギュレ
ータ（１２）のトランジスタ（１３）を電源線（ＩＱａ
）、（１０ｂ）間に接続した点においてのみ異なる。動
作において異なる所はない。

ゲート制御回路（２５）は、制御系統（２０）の電源電
圧に基づいて発振器や分周器（いずれも図示せず）など
を作動させ、インバータ回路（２）を構成するサイリス
タ（図示せず）のゲートを所定のタイミングで駆動する
ゲート信号（ＧＯ）を形成するためのものである。この
ゲート信号（ＧＣ）の各サイリスタへの分配周期により
、インバータ回路（２）の出力端子（３）での出力電圧
及びその周波数が決定できる。なお、インバータ回路（
２）をトランジスタインバータで形成する場合には、ゲ
ート信号（ＣＣ）をベース信号として供給するように構
成すれば良い。

次に、この実施例の動作を説明する。

交流発電機（１）がエンジンの回転と共に作動を開始し
電気エネルギーを形成すると、このエネルギーは主回路
系統（１０）の整流回路（１１）及びスイッチングレギ
ュレータ（１２）で一旦直流として処理され、インバー
タ回路（２）を介して所望の交流電力に変換される。こ
の間、制御系統（２０）の電圧検出器（２４）は、定電
圧回路（２３）と協働して主回路系統（］０）及び制御
系統（２０）の電源線電圧を監視する。

電源線電圧従ってスイッチングレギュレータ（１２）の
出力が過大である場合にはトランジスタ（１３）を遮断
し、そうでない場合にはトランジスタ（１３）をオン状
態としてインバータ回路（２）への入力電圧が一定に維
持されるように自動電圧調整を行う。

本発明は、以上の実施例及び変形例に限定されるもので
なく、本発明は技術的範囲内において、各種の他の実施
態様及び変形態様が可能であり、また同等の構成要素の
変換が可能であることは、当業者にとって明らかである
。

例えば定電圧供給回路はスイッチングレギュレータに限
定せずとも、ＳＣＨの通電位相角制御等の電圧安定化回
路手法で適宜構成することができる。

（発明の効果） 本発明によれば、以上のように定電圧供給回路によって
インバータ回路の入力直流電圧を整定したことにより、
次のような効果を奏する可搬形エンジン発電機を得るこ
とができる。

（１）インバータ方式により、エンジン回転数を高く設
定して使用できることから発電機の小形軽量化が達成で
き、またエンジンの能力を有効に活用することができる
。

（２）定電圧供給回路によりインバータの入力側で定電
圧化を図るため、インバータの制御系統を簡略化するこ
とができる。

（３）負荷が突然なくなるなどによる電圧の一時的な急
増に対しても、良好な電圧追従が可能であり、常に安定
した電圧を安定した周波数で供給することができる。

（４）エンジンの脈動による電圧変動を極めて有効に防
１１二することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る可搬形エンジン発電装置
の系統図、第２図は本発明の実施例に係る可搬形エンジ
ン発電装置の要部系統図、第３図は本発明の実施例に係
る可搬形エンジン発電装置の他の要部系統図、第４図は
本発明の実施例に係るエンジン発電装置の他の要部の系
統図である。 図面において、（１）は交流発電機、（２）はインバー
タ回路、（１０）は主回路系統、（１０ａ）　、　（１
０ｂ）は電源線、（１１）は整流回路、（１２）はスイ
ッチングレギュレータ、（２０）は制御系統、（２０ａ
）、　（２０ｂ）は電源線、（２１）は整流回路、（２
２）は電圧安定化回路、（２３）は定電圧回路、（２４
）は電圧検出回路、（２５）はゲート制御回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンと、このエンジンによって駆動され所要の交流
   電気エネルギーを形成する発電機と、この発電機の前記
   交流電気エネルギーを直流電気エネルギーに変換する交
   流直流変換手段と、この交流直流変換手段の出力直流電
   気エネルギーを所望の周波数の交流電気エネルギーに変
   換する直流交流変換手段とを備えた可搬形エンジン発電
   装置において、 前記直流交流変換手段は直流電力を所望の値に整定する
   定電圧供給回路を備えて成ることを特徴とする可搬形エ
   ンジン発電装置。