(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流発電機からの交流出力電圧を整流する整流回路と、前記整流回路からの直流電圧を商用周波数の交流電圧に変換するインバータ回路と、を備えた発動発電機用インバータにおいて、前記インバータ回路は、インダクタンス及びコンデンサから構成されるフィルタと、トランジスタなどの発熱部品と、を備えており、前記発熱部品を熱伝達自在に取着した放熱容器内には、前記インダクタンスと、コンデンサ等の他のインバータ回路部品を実装した実装基板とが隣接して装着され、前記インダクタンスは、棒状の主コアと、該主コアに巻装したコイルと、該コイルの外側に設けられ前記コイルからの磁力線の磁路となる直方体状の補助コアと、から構成されており、前記主コアは、珪素薄鋼板を積重して構成され、また前記補助コアは、積重された前記珪素薄鋼板の端面に対置されていることを特徴とする発動発電機用インバータ。
【請求項２】
前記放熱容器内に充填したモールド剤にて前記インバータ回路部品を覆ったことを特徴とする請求項１に記載の発動発電機用インバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流発電機からの交流出力電圧を整流して得られる直流電圧を、商用周波数の交流電圧に変換する発動発電機用インバータに関し、特に、屋外レジャー用、野外工事用、非常用等の電源として使用される携帯用発動発電機に用られるインバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の発動発電機は、屋外レジャー用、野外工事用、非常用等の電源として広く用いられている。この発動発電機には、交流発電機と、ガソリンを燃料とするエンジンとが搭載されており、エンジンを駆動して交流発電機を回転させることによって、商用周波数の交流出力電圧を得ている。また、エンジンの回転数を変動させることによって交流出力電圧の周波数を制御している。
【０００３】
しかしながら、上記のような従来技術では、交流出力電圧の周波数がエンジンの回転数に依存するため、商用周波数の交流出力電圧を得る場合、エンジンの回転数を比較的低い領域で保持しなければならず、エンジンの運転効率が悪い。さらに、負荷変動やエンジンの脈動が生じることによって、エンジンの回転数が安定しなくなり、出力周波数を一定に保持させることが難しくなる。また、負荷変動によって交流発電機の回転変動も大きくなるため、交流出力電圧も大きく変動し、その結果、発動発電機全体を大きくせざるを得なくなるという問題があった。
【０００４】
これに対して、近年では、エンジンを比較的高い回転数で駆動して交流発電機を回転させ、この交流発電機で発生した交流出力電圧を整流回路によって直流電圧に変換し、その直流電圧をインバータで商用周波数の交流電圧に変換する方法が用いられている。エンジンを比較的高い回転数で駆動すると、エンジンの運転効率が良くなり、また、負荷に供給される交流電圧の周波数がエンジンの回転数に依存しないため、負荷変動やエンジンの脈動に関係なく、安定した出力周波数が得られ、その結果、発動発電機の小型化・軽量化が実現する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の発動発電機用インバータでは、インバータ回路内のフィルタに用いられるインダクタンスは、Ｅ型のコアとＩ型のコアを交互に組み合わせて積重することによって日の字型に形成されたコアが使用されることが多い。その結果、インダクタンスはかなりの大きさになるため、インバータ全体が大きくならざるを得ず、携帯用の発動発電機であるにも拘らず、重量が大きく、大型になってしまい、発動発電機の運搬が容易にできないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術が有していた問題を解決しようとするものであり、インダクタンスのコアを棒状とすることにより、インバータ内でのインダクタンスの占有体積を縮小できる。その結果、インバータ、および発動発電機の小型化が実現することによって、発動発電機の運搬が容易になり、携帯用の発動発電機としての機能を十分満足し得るものとなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、交流発電機からの交流出力電圧を整流する整流回路と、前記整流回路からの直流電圧を商用周波数の交流電圧に変換するインバータ回路と、を備えた発動発電機用インバータにおいて、前記インバータ回路は、インダクタンス及びコンデンサから構成されるフィルタと、トランジスタなどの発熱部品と、を備えており、前記発熱部品を熱伝達自在に取着した放熱容器内には、前記インダクタンスと、コンデンサ等の他のインバータ回路部品を実装した実装基板とが隣接して装着され、前記インダクタンスは、棒状の主コアと、該主コアに巻装したコイルと、該コイルの外側に設けられ前記コイルからの磁力線の磁路となる直方体状の補助コアと、から構成されており、前記主コアは、珪素薄鋼板を積重して構成され、また前記補助コアは、積重された前記珪素薄鋼板の端面に対置されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、インバータ内でのインダクタンスの占有体積が縮小されるので、インダクタンスを限られた大きさの放熱容器内の限られた場所に容易に設置することができる。その結果、インバータ、および発動発電機の小型化が実現でき、発動発電機の運搬が容易になり、携帯用の発動発電機としての機能を十分満足し得ることができる。また、この構成によれば、コイルに電流を通じることで生じるコイルからの磁力線が、効率良く補助コア内を通過でき、主コア、補助コアで閉磁路を形成する。その結果、インダクタンスに隣接するインバータ回路部品が磁力線に曝されることがなく、他のインバータ回路部品が発熱するのを防ぐことができる。
【００１１】
また、前記放熱容器内に充填したモールド剤にて前記インバータ回路部品を覆ったことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、発動発電機の振動によって、インバータ内部のプリント基板に実装されたインバータ回路部品が破損するのを防ぐことができる。また、モールド処理には防水効果もあるため、プリント基板が浸水することでインバータ回路がショートするのを防ぐことができる。この発動発電機は屋外で使用することが多いので、雨水の浸入による故障を防ぐことができるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。図１は、本発明によるインバータを備えた発動発電機の構成を示すブロック図であり、図２は、本発明のインバータの回路説明図、図３は、本発明のインバータの上面図、図４は、図３に示すインバータの側面図、図５は、本発明によるインバータ回路内のフィルタに用いられるインダクタンスの正面図、そして図６は、図５に示すインダクタンスの側面図である。
【００１４】
図１において、本発明による発動発電機Ｇは、ガソリンを燃料とするエンジン１と、エンジン１を駆動することによって、駆動軸２を介して回転される交流発電機３と、交流発電機３で発生させた交流出力電圧を、一旦直流に整流した後、商用周波数の交流１００Ｖに変換するインバータ７と、から構成されている。
【００１５】
エンジン１は、交流発電機３が２８００ｒｐｍ〜３８００ｒｐｍの回転数で安定回転されるよう駆動されている。交流発電機３からは、電圧１１３Ｖ〜２１２Ｖ、周波数３００Ｈｚ〜５５０Ｈｚの三相交流出力電圧が発生され、三相入力端子８よりインバータ７に供給されている。インバータ７は、整流回路４とインバータ回路５とから構成されている。インバータ回路５には、図２に示すようにインダクタンス１４とコンデンサ１５とからなるフィルタ１６を備えている。インバータ７からの出力端子１７を利用して、外部負荷６を接続する。
【００１６】
図２において、三相入力端子８より、交流発電機３からの三相交流出力電圧を入力し、整流回路４でこの三相交流出力電圧を直流電圧に変換した後、平滑用コンデンサ９で平滑する。そして、トランジスタ１０、１１、１２、１３を２０ｋＨｚ程度の高速でスイッチング動作させることにより、高周波のｓｉｎ変調波が発生し、これを、インダクタンス１４、およびコンデンサ１５で構成されるフィルタ１６に通過させることにより、高周波の除去された所望の正弦波交流電圧、すなわち商用周波数の交流１００Ｖが得られる。
【００１７】
図３および図４において、放熱容器２２は、熱を外部へ放出させるフィン２２ｂと、インバータ回路部品を装着することのできる容器部２２ａと、をアルミニウムにて一体構成される。放熱容器２２の内底部には、インバータ回路部品であるトランジスタ１０、１１、１２、１３などの発熱部品が熱伝的に密着して取り付けられている。したがって、トランジスタ１０、１１、１２、１３などから発生する熱が容器部２２ａに伝達され、特にフィン２２ｂを通じて外部に放熱させる。そして、発動発電機Ｇ内に設けた冷却ファン（図示せず）が、外部から吸気した送風をフィン２２ｂに強制的に当てて放熱するようになっている。また、放熱容器２２の外周部の４隅には取付片２１が設けられており、ビスなどを用いて、放熱容器２２を発動発電機Ｇ内の所定の設置場所に固定することができる。
【００１８】
また、容器部２２ａ内には、インバータ回路５内のフィルタ１６に使用されるインダクタンス１４、およびインバータ回路部品の実装基板２０が装着されている。インダクタンス１４は棒状に構成されており、インダクタンス１４からの引出し線１８を実装基板２０上の接続端子１９に導電的に接続することにより、インダクタンス１４を実装基板２０に実装する。実装基板２０には、三相入力端子８と出力端子１７が接続されている。三相入力端子８より、交流発電機３からの三相交流出力電圧が入力され、実装基板２０上の整流回路４により直流電圧に変換され、さらにこの直流電圧が実装基板２０上のインバータ回路５により商用周波数の交流１００Ｖに変換され、出力端子１７より、この商用周波数の交流１００Ｖが出力される。
【００１９】
さらに、容器部２２ａ内にエポキシ樹脂を充填することにより、インダクタンス１４、トランジスタ１０、１１、１２、１３、および実装基板２０に実装されている他のインバータ回路部品は、エポキシ樹脂で覆われてモールド処理が施される。このモールド処理を施すことにより、発動発電機Ｇの振動で実装基板２０に実装されているインバータ回路部品のリード線が切断するなどの破損事故を防ぐことができる。また、モールド処理を施すことで防水効果が得られるため、発動発電機Ｇの外部から浸入した雨水などの液体が実装基板２０上に付着し、整流回路４およびインバータ回路５がショート、破損するのを防ぐことができる。
【００２０】
図５および図６において、インダクタンス１４は、珪素薄鋼板を積重した棒状の主コア２３と、主コア２３に巻装され、ガラスチューブにより絶縁被覆を施したコイル２５と、巻装されたコイル２５の外側に添設した、フェライトで構成された直方体状の補助コア２４と、から構成されている。そして、主コア２３と補助コア２４は、固定用テープ２６を両者に巻き付けることで一体に固着してある。さらに、コイル２５の両端から引出し線１８が引出されており、引出し線１８の先端には圧着端子２７が圧着されている。圧着端子２７と接続端子１９とを導電的に接続することにより、インダクタンス１４を実装基板２０に実装する。珪素薄鋼板は、材料が安価なために主コア２３の製造コストは低く、また、主コア２３の厚みの調整が容易であるという利点がある。
【００２１】
また、主コア２３の、コイル２５が巻装されている方向から切断した断面は、正方形となっている。また、補助コア２４は、積重された各珪素薄鋼板の各端面に対置されている。これにより、コイル２５に電流を通ずることで生じるコイル２５からの磁力線が、効率良く補助コア２４の内部を通過でき、主コア２３、および補助コア２４で閉磁路が形成される。したがって、インダクタンス１４に隣接する実装基板２０上のインバータ回路部品が、コイル２５からの磁力線に曝されることがないため、実装基板２０上のインバータ回路部品が磁力線の影響で発熱するのを防ぐことができる。
【００２２】
以下、発動発電機Ｇの動作について説明する。エンジン１を駆動することによって、駆動軸２を介して交流発電機３を２８００ｒｐｍ〜３８００ｒｐｍの回転数で安定回転させる。すると、交流発電機３より、電圧１１３Ｖ〜２１２Ｖ、周波数３００Ｈｚ〜５５０Ｈｚの三相交流出力電圧が発生され、三相入力端子８よりインバータ７に供給される。そして、整流回路４でこの三相交流出力電圧を直流電圧に変換した後、平滑用コンデンサ９で平滑し、トランジスタ１０、１１、１２、１３を２０ｋＨｚ程度の高速でスイッチング動作させることにより、高周波のｓｉｎ変調波を発生させる。これを、インダクタンス１４、およびコンデンサ１５で構成されるフィルタ１６に通過させることにより、高周波の除去された所望の正弦波交流電圧、すなわち商用周波数の交流１００Ｖが出力端子１７から出力され、出力端子１７に接続された外部負荷６に商用周波数の交流１００Ｖが供給される。
【００２３】
また、外部負荷６を交換すると発動発電機Ｇの出力電流が変化し、それに応じて、エンジン１を常に高効率で駆動させるべくエンジン１の回転数を変化させる。このように負荷変動が生じた場合でも、出力周波数は、エンジン１の回転数に依存せず、インバータ７で制御されるため、安定した出力周波数を得ることができる。
【００２４】
以上、本発明の実施例について説明したが、その他の態様でも実施し得るものである。例えば、主コアをフェライトで構成してもよく、また主コアの、コイルが巻装される方向から切断した断面を長方形としてもよい。以上、本発明を種々説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の発動発電機用インバータでは、インバータ回路内のフィルタに使用されるインダクタンスのコアを棒状に構成し、放熱容器内にインダクタンスを他のインバータ回路部品とともに装着することにより、インバータの小型化が実現できる。その結果、発動発電機も小型化が可能となるため、発動発電機の運搬も容易になり、携帯用の発動発電機としての機能が十分満足できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示すインバータを備えた発動発電機の構成を示すブロック図
【図２】  本発明の一実施例を示すインバータの回路説明図
【図３】  本発明の一実施例を示すインバータの上面図
【図４】  図３に示すインバータの側面図
【図５】  本発明の一実施例を示すインバータ回路内のフィルタに用いられるインダクタンスの正面図
【図６】  図５に示すインダクタンスの側面図
【符号の説明】
Ｇ    発動発電機
１    エンジン
２    駆動軸
３    交流発電機
４    整流回路
５    インバータ回路
６    外部負荷
７    インバータ
８    三相入力端子
９    平滑用コンデンサ
１０、１１，１２、１３    トランジスタ
１４    インダクタンス
１５    コンデンサ
１６    フィルタ
１７    出力端子
１８    引出し線
１９    接続端子
２０    実装基板
２１    取付片
２２    放熱容器
２２ａ    容器部
２２ｂ    フィン
２３    主コア
２４    補助コア
２５    コイル
２６    固定用テープ
２７    圧着端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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