(57)【要約】      （修正有）【課題】作業用車両を停車して、各種設備を駆動させる電力を一定にして供給するために、発電機の回転数が一定となるように、エンジンの回転数のフィードバック制御を行うことができる車搭載型の発電装置を提供する。【解決手段】作業用車両３の走行用のエンジン６と、外部に供給する電力を発生させる発電機２と、エンジン６の出力を発電機２に伝達する油圧系７と、発電機２の回転数を計測する回転センサと、前記回転センサから信号を電圧信号に変換する回転計と、前記回転計からの電圧信号をパルス信号に変換する変換装置３２と、変換装置３２からの信号を受けて駆動する駆動装置３３と、駆動装置３３と連動して作動する可変抵抗器３４と、可変抵抗器３４からの信号を受けてエンジン６の回転数を制御するエンジン制御部と、を備えたことを特徴とする車搭載型の発電装置。【選択図】図１
2015183606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業用車両の走行用のエンジンと、
外部に供給する電力を発生させる発電機と、
前記エンジンの出力を前記発電機に伝達する油圧系と、
前記発電機の回転数を計測する回転センサと、
前記回転センサから信号を電圧信号に変換する回転計と、
前記回転計からの電圧信号をパルス信号に変換する変換装置と、
前記変換装置からの信号を受けて駆動する駆動装置と、
前記駆動装置と連動して作動する可変抵抗器と、
前記可変抵抗器からの信号を受けて前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御部と、
を備えたことを特徴とする車搭載型の発電装置。
【請求項２】
前記油圧系は、エンジンの出力軸に連結した油圧ポンプと、発電機を駆動する油圧モータと、前記油圧ポンプと油圧モータと連結する油圧配管と、を有することを特徴とする請求項１に記載の車搭載型の発電装置。
【請求項３】
前記回転計で設定された所定の前記発電機の回転数を超えた際に、発電機の回転数の上昇を抑制する又は発電機の回転を停止するリミット制御部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車搭載型の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン車、消防車などを停車して必要な作業を行う作業用車両などに搭載される発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工事現場や火災現場等で電力が必要である場合、クレーン車、消防車などの作業用車両を停車して、それに搭載された発電装置を駆動して電気を発生させていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車両を走行させるためのエンジンと、電力を供給する発電機と、エンジンの出力を発電機に伝える油圧系と、さらに、発電機の回転数が一定となるようにエンジンの回転数をフィードバック制御する制御部を備えている発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の発電装置では、具体的にどのような機構でエンジンの回転数をフィードバック制御するかについては必ずしも開示されていなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、発電機の回転数が一定となるようにエンジンの回転数のフィードバック制御を行う具体的な機構を備えた車搭載型の発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔１〕すなわち、本発明は、作業用車両の走行用のエンジンと、外部に供給する電力を発生させる発電機と、前記エンジンの出力を前記発電機に伝達する油圧系と、前記発電機の回転数を計測する回転センサと、前記回転センサから信号を電圧信号に変換する回転計と、前記回転計からの電圧信号をパルス信号に変換する変換装置と、前記変換装置からの信号を受けて駆動する駆動装置と、前記駆動装置と連動して作動する可変抵抗器と、前記可変抵抗器からの信号を受けて前記エンジンの回転数を制御するエンジン制御部と、を備えたことを特徴とする車搭載型の発電装置である。
【０００８】
〔２〕そして、前記油圧系は、エンジンの出力軸に連結した油圧ポンプと、発電機を駆動する油圧モータと、前記油圧ポンプと油圧モータと連結する油圧配管と、を有することを特徴とする前記〔１〕に記載の車搭載型の発電装置である。
【０００９】
〔３〕そして、前記回転計で設定された所定の前記発電機の回転数を超えた際に、発電機の回転数の上昇を抑制する又は発電機の回転を停止するリミット制御部を備えていることを特徴とする前記〔１〕又は前記〔２〕に記載の車搭載型の発電装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の車搭載型の発電装置によれば、作業用車両を停車して各種設備を駆動させる電力を一定して供給するために、発電機の回転数が一定となるようにエンジンの回転数のフィードバック制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の発電装置が作業用車両に搭載された状態を示す正面図である。
【図２】本発明の発電装置が作業用車両に搭載された状態を示す一部設備を省略した平面図である。
【図３】本発明の発電装置の油圧系を示した回路図である。
【図４】本発明の発電装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る車搭載型の発電装置の実施の形態を、図をもとに説明する。図１、図２に示すように、本発明の発電装置１は、作業用に供給する電力を発生する発電機２と、この発電機２を内部に格納し且つ作業用車両３の荷台４の下部に取り付けられるケース体５と、作業用車両３の走行用のエンジン６の出力を発電機２に伝達する油圧系７とを備えている。
【００１３】
なお、作業用車両３は様々なタイプのものがあるが、本実施形態では、災害時における救助活動や各種火災現場等で用いられる消防クレーン車を例示する。図１、図２に示すように、作業用車両３は、操舵可能となっている前輪１０と駆動回転可能な後輪１１とを有している。前輪１０と後輪１１とは、前後方向に延びる基台１２に取り付けられている。
【００１４】
また、説明においては、図１、図２の左右を前後方向と呼び、図１の紙面貫通方向を左右方向とする。これは、作業用車両３の運転席１３に着座した運転者からみた前後方向、左右方向と一致する。
【００１５】
作業用車両３の基台１２の前部であって前輪１０の左右略中央部には、エンジン６が備えられている。エンジン６の上方に運転席１３が設けられている。エンジン６の後方にはミッション部１４が設けられ、このミッション部１４から後輪１１に向けて図示しない駆動シャフトが延びている。駆動シャフトは基台１２の直下に配備されている。
【００１６】
ミッション部１４には、駆動シャフトとは別にＰＴＯ軸１７（パワーテイクオフ軸）が設けられており、このＰＴＯ軸１７に後述する油圧ポンプ２０が連結されている。運転席１３の後側であって基台１２の上部には、荷台４が設けられている。荷台４と運転席１３との間には、各種救助設備を備えた機械室１５、作業用の部材を吊り下げるためのクレーン１６が設けられている。
【００１７】
作業用車両３の荷台４の下側近傍に関しては、部品・部材が配備されることは少なく空きスペースが多く存在する。例えば、エンジン６へ燃料を供給する燃料タンクは、荷台４の下側であって基台１２の右側に配備されることが多い。メンテナンスの効率を考え、バッテリー等も燃料タンク近傍に設けられることが多い。
【００１８】
本発明の発電装置１は、この空きスペースに取り付けられるものとなっている。つまり、図に示すように、運転席１３及びクレーン１６の後方であり且つ荷台４の下側近傍であって車両進行方向の左側に吊り下げ状に設けられている。具体的には、基台１２にケース体５が取り付けられる。取り付け状態を確実なものとするために、ケース体５と基台１２とがボルト等で固定される。
【００１９】
図１及び２に示すように、発電装置１のケース体５は、前後に長い略長方形状を呈しており、内部に発電機２等が配備されるものとなっている。
【００２０】
ケース体５の内部であって、その中央部から後部にかけて横向きに発電機２が配設される。発電機２の回転軸は前方を向くものとなっている。発電機２の回転軸は、発電機２の前部に取り付けられた油圧モータ２１により回転され、作業に必要な電力を供給可能となっている。本実施形態の発電装置１は、発電機２で発電された電力を基に、３相２００Ｖと単相１００Ｖ（共に６０Ｈｚ）を外部に供給可能となっている。一方で、エンジン６の後部に設けられたミッション部１４には、ＰＴＯ軸１７が設けられており、このＰＴＯ軸１７に油圧ポンプ２０が連結している。
【００２１】
図３に示すように、油圧系７はエンジンの出力軸に連結した油圧ポンプと２０、発電機２を駆動する油圧モータ２１と、油圧ポンプ２０と油圧モータ２１と連結する油圧配管（往路油圧配管２２、復路油圧配管２３）などから構成されている。油圧ポンプ２０と油圧モータ２１とは、油圧配管２２、２３により連結されている。エンジン６の回転駆動力（回転数：約１１００ｒｐｍ）は、ＰＴＯ軸１７を介して油圧ポンプ２０を回転させる。発電機操作スイッチＳＷと連動するソレノイドバルブ２４等が作動すると、油圧ポンプ２０で加圧された圧油（高圧オイル）は、一系統において、往路油圧配管２２を通り油圧モータ２１へと伝達し、油圧モータ２１を回転数が約１８００ｒｐｍで回転駆動させ、復路油圧配管２３を介して圧油タンク２５へと戻り系内を循環する。このように、油圧モータ２１で発電機２を約１８００ｒｐｍ（１７５０ｒｐｍ〜１８５０ｒｐｍ）で回転させることで、周波数６０Ｈｚの交流電圧を供給可能となっている。また、発電機操作スイッチＳＷと連動するソレノイドバルブ２４等が作動していないと、油圧ポンプ２０で加圧された圧油（高圧オイル）は、一系統において、往路油圧配管２２を通り油圧モータ２１には伝達せずに、圧油タンク２５へと戻り系内を循環する。そして、油圧ポンプ２０で加圧された圧油（高圧オイル）は、他の系統において、往路油圧配管２２を通りクレーン用切り替えバルブ２６へと伝達して圧湯タンク２５へと戻り系内を循環する。
【００２２】
また、この往路油圧配管２２、復路油圧配管２３は、油圧ポンプ２０と発電装置１との間で、切り離し自在となっている。詳しくは、ミッション部１４の近傍に図しなし切り離しステーションが設けられ、このステーションにおいて、図示しない接続カップラを介して油圧配管２２、２３が切り離し自在となっている。つまり、この接続カップラにより、油圧ポンプ２０から突出している油圧配管２２、２３と、発電装置１から延出してい油圧配管２２、２３とを切り離すことができ、発電装置１を車両３から取り外し可能としている。
【００２３】
ケース体５の前部には、ケース体５内の発電機２を冷却すると共に油圧配管２２，２３内を流れる圧油を冷却するための冷却装置２７が設けられている。本実施形態の場合、冷却装置２７は、冷却ファン２８を備えたオイルクーラであって、ケース体５の後方→ケース体５の内部→ケース体５の前方へと流れる冷却風を発生させつつ、圧油を効果的に冷却する構成となっている。
【００２４】
ケース体５の後部には、温度センサ２９が取り付けられており、ケース体５内の温度を計測可能となっている。
【００２５】
また、図１、図２、図４に示すように、発電装置１のケース体５の内外には、発電機２の回転数が一定となるようにエンジン６の回転数を制御する各種設備が備えられている。すなわち、発電機２の回転数が一定となるようにエンジン６の回転数を制御するために、発電機２の回転数を計測する回転センサ３０と、回転センサ３０から信号を電圧信号に変換する回転計３１と、回転計３１からの電圧信号をパルス信号に変換する変換装置３２と、変換装置３２からの信号を受けて駆動する駆動装置３３と、駆動装置３３と連動して作動する可変抵抗器３４と、可変抵抗器３４からの信号を受けてエンジン６の回転数を制御するエンジン制御部３５を備えている。
【００２６】
まず、発電機２が作動すると、発電機２に取り付けられた回転センサ３０が、発電機２の回転数を計測し、デジタル信号にて回転計３１に伝達する。そして、回転計３１は、その回転数を表示する表示部を有し作業者に視認させるとともに、その回転数をアナログ信号である０から１０Ｖの電圧信号に変換して変換装置３２に伝達する。なお、回転計３１は、発電機２の回転数が１８００ｒｐｍのときに５Ｖの電圧信号を伝達するように設計されており、発電機２の回転数が少なくなれば電圧信号が５Ｖよりも小さくなり電圧信号が変調し、同様に、発電機２の回転数が大きくなれば電圧信号が５Ｖよりも大きくなり電圧信号が変調する。
【００２７】
そして、変換装置３２は、回転計３１から伝達された電圧信号を再度デジタル信号であるパルス信号に変換し、駆動装置３３に伝達して駆動装置３３を物理的に制御する。すなわち、発電機２が所定の回転数から減少すると、変換装置３２は、回転計３１からの伝達された電圧が小さくなるため、駆動装置３３を所定の方向に作動させる。逆に、発電機２が所定の回転数から増加すると、変換装置３２は、回転計３１からの伝達された電圧が大きくなるため、駆動装置３３を反対の方向に作動させる。なお、発電機２が所定の回転数を維持していると、駆動装置３３は作動しない。
【００２８】
そして、発電機２の回転数の増減により駆動装置３３が作動すると、駆動装置３３と連動する可変抵抗器３４が駆動し、エンジン制御部３６への電圧が０から５Ｖの範囲で増減する。エンジン制御部３６は、可変抵抗器３４からの電圧に応じて対応するエンジン６の回転数となるように、エンジン６の回転数の制御を行う。
【００２９】
このように、発電機２の回転数の増減が各種設備により伝達されエンジン６の回転数の増減を制御し、発電機２の回転数が一定となるようにフィードバック制御を行う。
【００３０】
なお、本実施形態のエンジン制御部３６は、発電機２の回転数が変動した場合に、予め設定された「遅れ時間」を基にして、回転数変動を補償するようにエンジン６の回転数を制御する。例えば、電力負荷が増して、発電機２の回転数が１８００ｒｐｍから１７５０ｒｐｍへと減少したとする。このままであると、出力電力の周波数を約６０Ｈｚ一定とすることができないため、エンジン制御部３６はエンジン６の回転数を上げる方向にフィードバック制御する。しかしながら、このフィードバック信号は、発電機２の回転数が１７５０ｒｐｍを下回った瞬間に発するようになっておらず、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃ）だけ遅らせて、回転数アップのフィードバック信号をエンジン６側へ送るようにしている。
【００３１】
その理由は以下の通りである。
エンジン６すなわち内燃機関の動作レスポンスと、発電機２の動作レスポンスとはその時定数が異なることは明らかである。そのため、単純なフィードバック制御を行うと、制御系が不安定になりやすい。つまり、フィードバック制御により発電機２の回転数を１７５０ｒｐｍ→１８００ｒｐｍとしようとしても、１８００ｒｐｍ近傍で「応答が振動する」状況へとなりやすい。ところが、所定時間だけ遅らせたフィードバック制御を行うことで、発電機２の回転数を１７５０ｒｐｍ→１８００ｒｐｍへとスムーズに移行可能となる。
【００３２】
かかる状況は、発電機２の回転数が所定以上に増加した場合であっても同じであり、所定時間だけ遅らせたフィードバック制御を行うことは非常に好ましい。
【００３３】
また、回転計３１で設定された所定の発電機２の回転数を超えた際に（例えば２５００ｒｐｍ）、エンジン６に接続されているリミット制御部３６へ信号を伝達する。リミット制御部３６は、エンジン６の回転を減衰又は停止して、発電機２の回転数の上昇を抑制する又は発電機２の回転を停止する。すなわち、リミット制御部３６は、発電機２の回転数を常にモニタしており、その回転数が２５００ｒｐｍを越えた場合には、エンジン６のアクセル量を減ずる制御を行う。そのため、運転席１３に備えられたアクセルを踏んでエンジン６の回転数を上昇させようとしても、発電機２の回転数は常に所定範囲内となる。
【００３４】
このリミット制御部３６によれば、例えば、使用者が発電装置１を動作していることを忘れ、走行車両を発進させようとしたとしても、発電機２は所定の回転数（２５００ｒｐｍ）以上になることはなく、発電機２の過回転による故障を未然に防ぐことができるようになる。
【００３５】
なお、発電機２の回転数が所定値以上となった際に、リミット制御部３６は、油圧系７の動作を休止する等して、発電機２の回転を停止するように作動してもよい。
【００３６】
さらに、温度制御部は、温度センサ３０の出力をモニタし、ケース体５内の温度が所定以上（例えば、５０℃以上）になった場合には、冷却ファン２８等を備えた冷却装置２７を駆動させる。
【００３７】
この温度制御部によれば、例えば、夏季に発電装置１内の温度が上昇したとしても、設定温度に達した際には、冷却装置２７による冷却を始めることができ、発電装置１内の過剰な温度上昇を未然に防ぐことができる。
【００３８】
以上述べた構成を有する発電装置１の作動態様について述べる。
まず、作業用の電力を供給する必要がある場所へ発電装置１を備えた作業用車両３を移動させ、パーキング状態にした後、ＰＴＯ軸１７に回転駆動力を出力する。
ＰＴＯ軸１７の回転駆動力を受け油圧ポンプ２０が約１１００ｒｐｍで回転し、油圧配管を介して圧油が油圧モータ２１へと供給され、発電機２が約１８００ｒｐｍで回転し、外部に３相２００Ｖと単相１００Ｖ（共に６０Ｈｚ）を供給できるようになる。このように、エンジン６の回転数を増速して発電機２の回転駆動力としているため、エンジン６の燃料消費を低く抑えることができ非常に経済的である。
【００３９】
また、電力供給中に外部負荷が著しく大きくなり、電圧や周波数が所定の範囲を逸脱しそうになったとしても、回転センサ３０、回転計３１、変換装置３２３、駆動装置３３、可変抵抗器３４、エンジン制御部３５の構成で制御されるフィードバック制御により、安定して電力の供給が可能となる。車両に他の駆動系統（機械室１５、ウインチなど）が付帯し且つ同時に使用した際に、エンジン６の回転数が安定しない場合であっても、上述したフィードバック制御により安定した発電を実現可能となっている。
【００４０】
さらに、リミット制御部３６により、何らかの原因により、エンジン６の回転数が異常上昇したとしても発電機２が過回転することはない。温度制御部により発電機２自体が異常加熱することも確実に防げるようになる。
【００４１】
また、本発明の発電装置１は、荷台４の下部近傍に配備されているため、車両の荷台４上面を有効に使用することができ、他の搭載物を最大積載量の範囲内でより多く搭載することができる。
【００４２】
また、発電装置１は車両に着脱自在となっているため、「積載物」の扱いになる。そのため、既存の工事車両に発電装置１を後付けする際には、改造申請をすることなく車検（道路運送車両法に定められた保安基準に適合するか否かの検査）を通過可能である。
以上、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１ 発電装置
２ 発電機
３ 作業用車両
４ 荷台
５ ケース体
６ エンジン
７ 油圧系
１０ 前輪
１１ 後輪
１２ 基台
１３ 運転席
１４ ミッション部
１５ 機械室
１６ クレーン
１７ ＰＴＯ軸
２０ 油圧ポンプ
２１ 油圧モータ
２２ 往路油圧配管
２３ 復路油圧配管
２４ ソレノイドバルブ
２５ 圧油タンク
２６ クレーン用切り替えバルブ
２７ 冷却装置
２８ 冷却ファン
２９ 温度センサ
３０ 回転センサ
３１ 回転計
３２ 変換装置
３３ 駆動装置
３４ 可変抵抗器
３５ エンジン制御部
３６ リミット制御部
ＳＷ 発電機操作スイッチ
【図１】
2015183606.tif 000003
【図２】
2015183606.tif 000004
【図３】
2015183606.tif 000005
【図４】
2015183606.tif 000006