(57)【要約】【課題】  無負荷状態で行う暖気運転時間を短縮して、供給電力を増加させることが可能となる系統連系用エンジン駆動発電機の暖機運転時間短縮装置を提供する。【解決手段】  インバータ制御手段３０では、設定温度以下において予め定められている所定の複数区分の冷却水温度範囲毎に、当該冷却水温度範囲が高温度になるに従って増加するように制限電力値が段階的に設定されており、検出冷却水温度の上昇に応じて前記制限電力値が維持されるように、インバータ装置ＩＶの出力電力を段階的に増加させる制御を行うことが可能となるように構成されている、暖機運転時間短縮装置とした。【選択図】      図１
2005057870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機の出力を整流手段により整流し、この整流出力をインバータ装置で規定電圧及び規定周波数の交流電力に変換して出力する系統連系用エンジン駆動発電機における暖機運転時間短縮装置であって、
前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記インバータ装置の出力電流を検出する電流検出手段と、
前記冷却水温度検出手段により検出された検出冷却水温度が予め定められた設定温度以下の時に、前記電流検出手段により検出された検出電流に基づいて前記インバータ装置の出力を制御するインバータ制御手段と、を備え、
前記インバータ制御手段では、
前記設定温度以下において予め定められている所定の複数区分の冷却水温度範囲毎に、当該冷却水温度範囲が高温度になるに従って増加するように制限電流値が段階的に設定されており、
前記検出冷却水温度の上昇に応じて前記制限電流値が維持されるように、前記インバータ装置の出力電流を段階的に増加させる制御を行うことが可能となるように構成されていること、を特徴とする暖機運転時間短縮装置。
【請求項２】
エンジンにより駆動される発電機の出力を整流手段により整流し、この整流出力をインバータ装置で規定電圧及び規定周波数の交流電力に変換して出力する系統連系用エンジン駆動発電機における暖機運転時間短縮装置であって、
前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記インバータ装置の出力電流を検出する電流検出手段と、
前記インバータ装置の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記冷却水温度検出手段により検出された検出冷却水温度が予め定められた設定温度以下の時に、前記電流検出手段により検出された検出電流と前記電圧検出手段により検出された検出電圧とに基づいて前記インバータ装置の出力を制御するインバータ制御手段と、を備え、
前記インバータ制御手段では、
前記設定温度以下において予め定められている所定の複数区分の冷却水温度範囲毎に、当該冷却水温度範囲が高温度になるに従って増加するように制限電力値が段階的に設定されており、
前記検出冷却水温度の上昇に応じて前記制限電力値が維持されるように、前記インバータ装置の出力電力を段階的に増加させる制御を行うことが可能となるように構成されていること、を特徴とする暖機運転時間短縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統連系が可能なエンジン駆動発電機（以下「系統連系用エンジン駆動発電機」という）の暖機運転時間短縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
系統連系用エンジン駆動発電機（特に、自動運転・停止機能付きの系統連系用エンジン駆動発電機）では、発電機を駆動するエンジンの始動後に、所定時間の暖機運転を行っている。例えば、この暖機運転は、低速運転で２分間、その後、高速の定格運転で５分間程度の予め定められた一定の暖気運転時間、及び、エンジンの冷却水温度が所定温度以上となるまでの時間のいずれか短い時間にわたって、無負荷状態で行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−４２５８１号公報（［００１０］―［００２６］，図１−図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記暖気運転時間は、エンジン冷却水温度が低い冬場には長時間を必要とする一方、エンジン冷却水温度が高い夏場には短時間で足りる。しかし、暖気運転時間は、系統連系用エンジン駆動発電機に付設されているタイマにより設定されることになるが、各時期の温度条件を考慮して設定時間を変更していたのでは作業が繁雑となるという問題があった。
また、暖気運転は無負荷状態で行うことから、この暖気運転に要する時間及び燃料を無駄に消費してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、無負荷状態で行う暖気運転時間を短縮して、供給電力を増加させることが可能となる系統連系用エンジン駆動発電機の暖機運転時間短縮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】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、エンジンにより駆動される発電機の出力を整流手段により整流し、この整流出力をインバータ装置で規定電圧及び規定周波数の交流電力に変換して出力する系統連系用エンジン駆動発電機における暖機運転時間短縮装置であって、前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記インバータ装置の出力電流を検出する電流検出手段と、前記冷却水温度検出手段により検出された検出冷却水温度が予め定められた設定温度以下の時に、前記電流検出手段により検出された検出電流に基づいて前記インバータ装置の出力を制御するインバータ制御手段と、を備え、前記インバータ制御手段では、前記設定温度以下において予め定められている所定の複数区分の冷却水温度範囲毎に、当該冷却水温度範囲が高温度になるに従って増加するように制限電流値が段階的に設定されており、前記検出冷却水温度の上昇に応じて前記制限電流値が維持されるように、前記インバータ装置の出力電流を段階的に増加させる制御を行うことが可能となるように構成されていること、を特徴としている。
【０００６】
また、本発明は、エンジンにより駆動される発電機の出力を整流手段により整流し、この整流出力をインバータ装置で規定電圧及び規定周波数の交流電力に変換して出力する系統連系用エンジン駆動発電機における暖機運転時間短縮装置であって、前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、前記インバータ装置の出力電流を検出する電流検出手段と、前記インバータ装置の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記冷却水温度検出手段により検出された検出冷却水温度が予め定められた設定温度以下の時に、前記電流検出手段により検出された検出電流と前記電圧検出手段により検出された検出電圧とに基づいて前記インバータ装置の出力を制御するインバータ制御手段と、を備え、前記インバータ制御手段では、前記設定温度以下において予め定められている所定の複数区分の冷却水温度範囲毎に、当該冷却水温度範囲が高温度になるに従って増加するように制限電力値が段階的に設定されており、前記検出冷却水温度の上昇に応じて前記制限電力値が維持されるように、前記インバータ装置の出力電力を段階的に増加させる制御を行うことが可能となるように構成されていること、を特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インバータ制御手段において、設定温度以下において予め定められている所定の複数区分の冷却水温度範囲毎に、当該冷却水温度範囲が高温度になるに従って増加するように制限電流値又は制限電力値が段階的に設定されており、前記検出冷却水温度の上昇に応じて前記制限電流値又は制限電力値が維持されるように、前記インバータ装置の出力電流又は出力電力を段階的に増加させる制御を行うことが可能となるように構成されていることから、検出冷却水温度に応じて自動的に暖気運転時間を短縮できる。また、検出冷却水温度に応じて制限電力値を超えない範囲で可能な限り出力を行うことができるため、発電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の一形態（以下「実施形態」という）について、図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
［構成］
（１）系統連系用エンジン駆動発電機
図１に示すように、本発明の暖機運転時間短縮装置を備える系統連系用エンジン駆動発電機１は、エンジンＥにより駆動される発電機Ｇと、当該発電機Ｇの交流出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段ＲＥＣと、当該直流電圧を規定電圧及び規定周波数の交流電力に変換して出力するインバータ装置ＩＶと、エンジン制御手段２０と、インバータ制御手段３０と、電流検出器４１（電流検出手段）と、電圧検出器４２（電圧検出手段）とを備えている。
そして、この系統連系用エンジン駆動発電機１は、第１遮断器ＣＢ１及び第２遮断器ＣＢ２を介して商用電源２と並列に接続されており、両者は第３遮断器ＣＢ３を介して負荷装置３に接続されている。
【００１０】
（２）暖気運転時間短縮装置
暖気運転時間短縮装置は、エンジン制御手段２０と、インバータ装置ＩＶの出力を制御するためのインバータ制御手段３０と、電流検出器４１と、電圧検出器４２と、水温センサ５１（冷却水温度検出手段）を主要部としている。
【００１１】
エンジンＥにはラジエータＲが接続されており、当該ラジエータＲの冷却水温度を検出するための水温センサ５１（冷却水温度検出手段）と、冷却水温度が設定値（例えば、１０５度）以上の場合にオンし、設定値未満の場合にはオフする水温スイッチ５２が設けられている。
前記水温センサ５１は、検出された冷却水温度に比例した電圧を、エンジン制御手段２０におけるマイクロコンピュータ２２（以下「マイコンという」）のＡ／Ｄ（アナログデジタル）コンバータ２２ａに出力可能となっている。
【００１２】
エンジン制御手段２０は、エンジンガバナ制御回路２１と、当該エンジンガバナ制御回路２１を制御するためのマイコン２２を有している。
エンジンガバナ制御回路２１は、マイコン２２から発せられるエンジンＥの始動命令信号に基づき、エンジン始動装置Ｓに始動信号を出力してエンジンＥを始動させる他、エンジン回転数の制御、エンジンＥの運転及び停止のための各種動作を制御する回路である。
また、マイコン２２は、エンジンガバナ制御回路２１を制御する他、入力された検出冷却水温度のデータをＡ／Ｄコンバータ２２ａでディジタル値（以下「検出冷却水温度データ」という）に変換して、インバータ制御手段３０に出力可能となっているとともに、水温スイッチ５２のオン／オフを検出して、エンジンＥの制御を行うことが可能となっている。
【００１３】
インバータ装置ＩＶは、ゲート回路７を備えているＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）６として構成されている。このインバータ装置ＩＶは、インバータ制御手段３０から送信されるゲート信号に従い、ゲート回路７によりＩＧＢＴ６をオン／オフ制御することで、負荷装置３に交流電力を出力可能となっている。なお、符号ＭＣは、電磁接触器である。
また、電流検出器４１及び電圧検出器４２は、それぞれ、インバータ装置ＩＶの出力電流及び出力電圧を検出する装置であり、検出された出力電流及び出力電圧に比例した電圧が、後記インバータ制御手段３０のＡ／Ｄコンバータ３１，３２に出力されている。
【００１４】
インバータ制御手段３０はマイコンから構成されており、記憶手段（図示せず）に記憶されているプログラムを逐次読み出し実行することによって、後記制限電力設定値の設定からＩＧＢＴ６のオン／オフに至る一連の制御を実行して、インバータ装置ＩＶの出力を段階的に制御するための手段である。
このインバータ制御手段３０は、検出された出力電流及び検出された出力電圧をディジタル値（以下、それぞれ「検出電流データ」及び「検出電圧データ」という）に変換するためのＡ／Ｄコンバータ３１，３２と、検出冷却水温度データ受信部３３と、出力電力算出部３４と、制限電力値記憶部３５と、制限電力値設定部３６と、出力電力判断部３７と、ゲート信号送信部３８とを備えている。
【００１５】
検出冷却水温度データ受信部３３は、エンジン制御手段２０から送信される検出冷却水温度データを受信して、制限電力値設定部３６に出力するための手段である。
出力電力算出部３４は、各Ａ／Ｄコンバータ３１，３２から出力された検出電流データと検出電圧データから、インバータ装置ＩＶの出力電力実測値を算出するための手段である。
【００１６】
制限電力値記憶部３５には、設定温度値（本実施形態では４０度）以下において予め定められている所定の複数区分の冷却水温度範囲のデータと、当該各区分に対応して設定されている制限電力値のデータが関連づけて記憶されている。本実施形態では１０ｋＷを定格出力としている系統連系用エンジン駆動発電機１を対象としており、５区分の冷却水温度範囲（０度以下、０度を超え１０度以下、１０度を超え２０度以下、２０度を超え３０度以下、３０度を超え４０度以下）が設定されており、各冷却水温度範囲毎に、高温度になるに従い段階的に制限電力値が増加するように、０ｋＷ（無負荷出力）、２ｋＷ、４ｋＷ、６ｋＷ、８ｋＷの制限電力値が設定されている。
なお、検出冷却水温度データが、設定温度値を超える冷却水温度範囲に対しては、全出力である１０ｋＷの出力電力設定値が設定されている。
【００１７】
制限電力値設定部３６は、前記設定温度値よりも検出冷却水温度データが低い場合において、制限電力値記憶部３５に記憶されている複数の制限電力値のデータから、検出冷却水温度データ受信部３３から出力された検出冷却水温度データが属する冷却水温度範囲に対応する制限電力値のデータを抽出して（以下、抽出された制限電力値を「制限電力設定値」と称して区別する）、出力電力判断部３７に出力するための手段である。
出力電力判断部３７は、制限電力値設定部３６により抽出された制限電力設定値と出力電力実測値とを比較することにより、インバータ装置ＩＶの出力電力実測値が制限電力設定値と一致しているか否か、及び、一致していない場合には、出力電力実測値が制限電力設定値と比べて大きいか小さいかを判断する手段である。
【００１８】
ゲート信号送信部３８は、前記出力電力判断部３７の判断結果により、ＩＧＢＴ６に対する所定のオン／オフ制御を行うための適宜のゲート信号を発生して、ゲート回路７に送信するための手段である。
すなわち、このゲート信号送信部３８は、出力電力実測値と制限電力設定値とが一致している場合には、そのままの状態でインバータ装置ＩＶの出力を継続させ、出力電力実測値が制限電力設定値より大きい場合にはインバータ装置ＩＶの出力電力を低下させるとともに、出力電力実測値が制限電力設定値より小さい場合にはインバータ装置ＩＶの出力電力を増加させるための各ゲート信号を発生させて、ゲート回路７に送信することができるようになっている。
【００１９】
［動作］
以下、図２を参照して、暖機運転時間短縮装置の動作について説明する。
まず、第２遮断器ＣＢ２を投入すると共に、第３遮断器ＣＢ３を投入する。
続いて、第１遮断器ＣＢ１を投入して、系統連系用エンジン駆動発電機１のエンジンＥを始動し、商用電源２との同期を確認して、電磁接触器ＭＣを投入して連系運転を開始する（Ｓ１）。そして、インバータ制御手段３０は、エンジンＥの水温センサ５１から出力される検出冷却水温度データを受信後（Ｓ２）にその値を判別して、以下のようにインバータ装置ＩＶの制御を行う。
【００２０】
（１）検出冷却水温度データが０度以下の場合
検出冷却水温度データが０度以下の場合（Ｓ３のＹｅｓ）には、制限電力値記憶部３５に記憶されている複数の制限電力値のデータの中から、当該冷却水温度範囲に対応する制限電力値のデータが抽出され、制限電力値設定部３６により制限電力設定値が０ｋＷに設定される（Ｓ３’）。一方、電流検出器４１及び電圧検出器４２で検出された検出電流データと検出電圧データに基づいて、出力電力算出部３４によりインバータ装置ＩＶの出力電力実測値が算出される。
【００２１】
そして、出力電力判断部３７は、出力電力実測値と制限電力設定値（０ｋＷ）とを比較して、出力電力実測値が制限電力設定値と一致している場合（Ｓ８のＹｅｓ）には、そのままの状態で運転を継続するように、ゲート信号送信部３８からゲート信号を送信して、インバータ装置ＩＶの出力を制御する。一方、出力電力実測値が制限電力設定値より大きい場合（Ｓ８のＮｏ及びＳ９のＹｅｓ）には、インバータ装置ＩＶの出力電力を下げるように、インバータ装置ＩＶの出力を制御する（Ｓ９’）。
【００２２】
（２）検出冷却水温度データが０度を超え１０度以下の場合
検出冷却水温度データが０度を超え１０度以下の場合（Ｓ３のＮｏ及びＳ４のＹｅｓ）には、前記と同様の手順により制限電力設定値は２ｋＷに設定される（Ｓ４’）。
そして、インバータ装置ＩＶの出力電力実測値が制限電力設定値（２ｋＷ）と一致している場合（Ｓ８のＹｅｓ）には、そのままの状態で運転を継続するように、インバータ装置ＩＶの出力を制御する。一方、出力電力実測値が制限電力設定値より大きい場合（Ｓ８のＮｏ及びＳ９のＹｅｓ）には、インバータ装置ＩＶの出力電力を下げ（Ｓ９’）、出力電力実測値が制限電力設定値より小さい場合（Ｓ８のＮｏ及びＳ９のＮｏ）には、インバータ装置ＩＶの出力電力を上げるように、インバータ装置ＩＶの出力を制御する（Ｓ９”）。
【００２３】
（３）検出冷却水温度データが１０度を超え２０度以下の場合、検出冷却水温度データが２０度を超え３０度以下の場合、及び、検出冷却水温度データが３０度を超え４０度以下の場合
これらの場合（［Ｓ３のＮｏ及びＳ４のＮｏ及びＳ５のＹｅｓ］，［Ｓ３のＮｏ及びＳ４のＮｏ及びＳ５のＮｏ及びＳ６のＹｅｓ］，［Ｓ３のＮｏ及びＳ４のＮｏ及びＳ５のＮｏ及びＳ６のＮｏ及びＳ７のＹｅｓ］）には、前記と同様に、インバータ装置ＩＶの出力電力実測値が、各冷却水温度範囲毎に各々設定されている制限電力設定値（４ｋＷ［Ｓ５’］）、６ｋＷ［Ｓ６’］、８ｋＷ［Ｓ７’］）と一致するか否かを判断し、制限電力設定値と一致している場合（Ｓ８のＹｅｓ）には、そのままの状態で運転を継続するように、インバータ装置ＩＶの出力を制御する。一方、出力電力実測値が制限電力設定値より大きい場合（Ｓ８のＮｏ及びＳ９のＹｅｓ）には、インバータ装置ＩＶの出力電力を下げ（Ｓ９’）、出力電力実測値が制限電力設定値より小さい場合（Ｓ８のＮｏ及びＳ９のＮｏ）には、インバータ装置ＩＶの出力電力を上げるように、インバータ装置ＩＶの出力を制御する（Ｓ９”）。
【００２４】
（４）検出冷却水温度データが４０度を超える場合
検出冷却水温度データが４０度を超える場合（Ｓ３のＮｏ及びＳ４のＮｏ及びＳ５のＮｏ及びＳ６のＮｏ及びＳ７のＮｏ）には、出力電力設定値が１０ｋＷ（全出力）となるように設定される（Ｓ７”）。そのため、出力電力実測値が全出力である場合（Ｓ８のＹｅｓ）には、そのままの状態で運転を継続するように、インバータ装置ＩＶの出力を制御する。一方、出力電力実測値が全出力より小さい場合（Ｓ８のＮｏ及びＳ９のＮｏ）には、インバータ装置ＩＶの出力電力を上げるように、インバータ装置ＩＶの出力を制御する（Ｓ９”）。
【００２５】
このように、本発明の暖機運転時間短縮装置によれば、所定の複数区分の冷却水温度範囲毎に、当該冷却水温度範囲が高温度になるに従って徐々に増加するように制限電力値が段階的に設定されており、前記検出冷却水温度の上昇に応じて制限電力値が維持されるように、前記インバータ装置ＩＶの出力電力を段階的に増加させる制御を行うことが可能となるように構成されている。従って、各時期の温度条件に関係なく、検出冷却水温に応じて、自動的に暖気運転時間を短縮することができる。また、検出冷却水温度に無関係に暖気運転を無負荷状態で行わせることなく、検出冷却水温度に応じて制限電力値を超えない範囲で可能な限り出力を行うことができるため、発電効率を向上させることができる。
【００２６】
なお、前記実施形態では、インバータ制御手段３０は、電流検出器４１により検出された検出電流と電圧検出器４２により検出された検出電圧とから算出された出力電力実測値に基づいて前記インバータ装置ＩＶの出力を制御する構成とした。しかし、インバータ制御手段３０は、電流検出器４１により検出された検出電流のみに基づき、前記設定温度以下において予め定められている所定の複数区分の冷却水温度範囲毎に、当該冷却水温度範囲が高温度になるに従って増加するように設定されている制限電流値を維持するように、インバータ装置ＩＶの出力を制御するものであってもよい。
【００２７】
以上、本発明について、好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。特に、冷却水温度の設定値、冷却水温度範囲及びその区分数、各制限電力値（制限電流値）は、系統連系用エンジン駆動発電機の定格出力に応じて適切に定められるものであることは言うまでもない。
また、インバータ制御手段は、マイコンで制御を行う構成としたが、その他の方法によって制御するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】系統連系用エンジン駆動発電機のブロック図である。
【図２】暖機運転時間短縮装置の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      系統連系用エンジン駆動発電機
２０    エンジン制御手段
２１    エンジンガバナ制御回路
２２    マイクロコンピュータ（マイコン）
３０    インバータ制御手段
３４    検出電力算出部
３５    制限電力値記憶部
３６    制限電力値設定部
３７    出力電力判断部
３８    ゲート信号送信部
４１    電流検出器（電流検出手段）
４２    電圧検出器（電圧検出手段）
５１    水温センサ（冷却水温度検出手段）
Ｅ      エンジン
Ｇ      発電機
ＩＶ    インバータ装置
ＲＥＣ  整流手段
【図１】
2005057870.tif 000003
【図２】
2005057870.tif 000004