(57)【要約】【課題】位相が進んだ負荷に電流を供給しても発電機が過電圧状態になることを防止し、より小型の発電機で避難所の照明用といった近年のニーズに応えることができる可搬式エンジン発電機を提供する。【解決手段】エンジン１１と、該エンジンにより駆動される同期発電機１２と、該同期発電機から出力される電圧をあらかじめ設定された電圧に自動的に調整する自動電圧調整器１４とを備えた可搬式エンジン発電機１３において、前記同期発電機の出力側に、開閉器１７を介してリアクトル１８を負荷と並列に設ける。【選択図】図１
2007151202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、該エンジンにより駆動される同期発電機と、該同期発電機から出力される電圧をあらかじめ設定された電圧に自動的に調整する自動電圧調整器とを備えた可搬式エンジン発電機において、前記同期発電機の出力側に、開閉器を介してリアクトルを負荷と並列に設けたことを特徴とする可搬式エンジン発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可搬式エンジン発電機に関し、詳しくは、エンジンにより同期発電機を駆動するとともに、同期発電機の出力電圧を設定電圧に調整する自動電圧調整器を備えた可搬式エンジン発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等で同期発電機を駆動する可搬式エンジン発電機では、発電機から負荷に出力される電圧を一定に保つための自動電圧調整器が設けられている。この自動電圧調整器は、発電機から出力される電圧を電圧検出器で検出するとともに、検出した電圧と、電圧設定器に設定された電圧（設定電圧）とを比較し、比較結果に基づいて発電機の界磁巻線に与える電流（界磁電流）を調整することにより、発電機から出力される電圧が一定になるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、界磁極として永久磁石を使用した磁石式同期発電機では、界磁極の磁力が一定であり、一般的な上述の自動電圧調整器では発電機の出力電圧を調整することができないため、発電機から一定の電圧を出力させた状態で、その出力側に設けたリアクトルを制御することによって負荷側に一定の電圧を供給するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
一方、近年の可搬式エンジン発電機の用途として、従来の工事現場用に加えて、災害時における避難所での非常用電源として使われるニーズが増加している。避難所としては、学校の体育館を使用することが多く、可搬式エンジン発電機は、主として照明用の電源として使用されることが多い。そして、体育館の照明には水銀灯が多用されていることから、発電機の負荷が水銀灯のみになることもある。
【０００５】
水銀灯は、一旦消灯してから再点灯する場合、内部の水銀蒸気圧が高い間はアーク放電できず、冷えて水銀蒸気圧が下がるまでは再点灯することができない。また、最近の水銀灯は、力率改善の観点から進相コンデンサが内蔵されているため、水銀蒸気圧が高いときに再点灯しようとすると、発電機の負荷がコンデンサのみになってしまう。コンデンサ負荷は、進みゼロ電流を消費するので、発電機が過電圧状態となり、発電機や制御器に悪影響を与えることもある。
【０００６】
ここで、一般的な可搬式エンジン発電機に使用されている同期発電機における無負荷時の出力電圧ｅは、
ｅ＝ｋ１×Φ×ｎ・・・（１）
で表される。式（１）中、ｋ１は定数、Φは磁束、ｎは回転数であり、磁束Φは界磁電流Ｉｆに比例し、回転数ｎは周波数ｆに比例するので、式（１）は、
ｅ＝ｋ２×Ｉｆ×ｆ・・・（２）
と表すことができる。そして、発電機における周波数ｆは、通常は一定に設定されているので、出力電圧ｅを調整するためには、式（２）から界磁電流Ｉｆを調整すればよいことがわかる。したがって、可搬式エンジン発電機の自動電圧調整器は、前述のように、発電機電圧ｅの変化を検出して界磁電流Ｉｆを調整することにより、発電機電圧ｅを一定に保つようにしている。
【０００７】
図４は、可搬式エンジン発電機における自動電圧調整器の作動例を示す図であって、各種駆動源として用いられるモーターのように、位相が遅れた負荷に電流が流されると、磁束が減少されるために、図４に遅れゼロ電流の場合の発電機電圧を示す線ｅ１に沿って発電機電流Ｉの増加と共に発電機電圧ｅが低下していく。このとき、自動電圧調整器は、発電機電圧の低下を検出することによって図４に遅れゼロ電流の場合の界磁電流を示す線Ｉｆ１に沿うようにして発電機電流の増加と共に界磁電流Ｉｆを増加させ、磁束を増加させて発電機電圧を上昇させて定格電圧に保つようにする。
【０００８】
一方、コンデンサのように位相が進んだ負荷に電流が流されると、磁束が増加するため、図４に進みゼロ電流の場合の発電機電圧を示す線ｅ２のように、電流の増加に伴って発電機電圧も上昇していく。このとき、自動電圧調整器は、電圧の上昇を検出することによって界磁電流を表す線Ｉｆ２に示すように、電流の増加に伴って界磁電流Ｉｆを減少させ、磁束を減少させて発電機電圧を定格電圧に保つようにする。ところが、界磁電流Ｉｆはゼロ以下にはならないため、前記線Ｉｆ２がゼロとなったときに界磁電流の調節ができなくなり、発電機電流の上昇に伴う磁束の増加によって発電機電圧は急上昇し、発電機は過電圧状態になってしまう。
【特許文献１】特開平１−１８５１９８号公報
【特許文献２】特開平５−１５１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
用途が固定されていない可搬式エンジン発電機は、工事現場用の他、前述のような体育館の水銀灯点灯用に使用される可能性があり、主な負荷が水銀灯のみの場合は、水銀灯の再点灯時に発電機が過電圧状態となってしまう。これを回避するため、各水銀灯のコンデンサを切り離すことも考えられるが、天井に設けられた多数の水銀灯を一つひとつ処理することは大変な作業であり、専門的な知識も必要であることから現実的ではない。
【００１０】
さらに、必要な電流に対して定格電流が大きな発電機を用意し、発電機電流が低い範囲、例えば定格電流が３倍以上の可搬式エンジン発電機を用意し、電流を定格電流の３０％以下に抑え、界磁電流Ｉｆがゼロ以下にならない範囲で使用することも考えられるが（図４参照）、発電機のコストや設置スペースの面で問題があり、長時間の連続運転に対しても不利なものとなる。
【００１１】
また、コンデンサの進み電流を相殺するような遅れ電流を発生するモーターのような負荷を別途用意することも考えられるが、水銀灯の再点灯のためだけに別の負荷を用意することも現実的とはいえない。
【００１２】
一方、前述の磁石式同期発電機は、負荷の有無に関係なく発電機で高い電圧を発生させておき、電圧調整用のリアクトルを制御することによって負荷に供給する電圧を設定電圧に保つようにしているため、発電機は常に無駄な高電圧を発生することになり、負荷が特定されない用途で使用すると、負荷の状態によってはエンジンの燃料消費等に大きな問題を生じることがあり、この方式を可搬式エンジン発電機に採用することも現実的ではなかった。
【００１３】
そこで本発明は、位相が進んだ負荷に電流を供給しても発電機が過電圧状態になることを防止し、より小型の発電機で避難所の照明用といった近年のニーズに応えることができる可搬式エンジン発電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の可搬式エンジン発電機は、エンジンと、該エンジンにより駆動される同期発電機と、該同期発電機から出力される電圧をあらかじめ設定された電圧に自動的に調整する自動電圧調整器とを備えた可搬式エンジン発電機において、前記同期発電機の出力側に、開閉器を介してリアクトルを負荷と並列に設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の可搬式エンジン発電機によれば、主な負荷が進みゼロ電流を消費する場合は、開閉器を閉じてリアクトルを通電状態とすることにより、リアクトルが遅れゼロ電流を消費して負荷の進みゼロ電流が減少するので、発電機が過電圧状態になることを防止できる。これにより、負荷の状況に応じた必要最小限の定格を有する発電機を使用することができるので経済的であり、また、開閉器を操作するだけなので、可搬式エンジン発電機の用途や運転者のレベルから見て現実的なものといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の可搬式エンジン発電機の一形態例を示す主回路の構成図、図２及び図３は可搬式エンジン発電機へのリアクトルの設置例を示すもので、図２は断面正面図、図３は断面側面図である。
【００１７】
ディーゼルエンジン（Ｅ）１１等で同期発電機（Ｇ）１２を駆動する可搬式エンジン発電機１３は、モーター等の負荷に供給する電圧を、負荷の変動や周波数の変動にかかわらずに一定に保つための自動電圧調整器（ＡＶＲ）１４を備えている。同期発電機１２からの出力は自動電圧調整器１４内に取り込まれ、電圧や周波数が測定されるとともに、測定した電圧とあらかじめ設定された電圧（設定電圧）とを比較し、この比較結果に基づいて界磁巻線１５の界磁電流を調整することにより、同期発電機１２から出力される電圧を設定電圧に保つようにしている。
【００１８】
同期発電機１２の出力側には、前記自動電圧調整器１４よりも負荷側に、負荷と直列に配置された主遮断器１６と、開閉器１７を介して負荷と並列に配置されたリアクトル１８とが設けられている。通常の運転時、例えば工事現場でモーター等の位相が遅れた負荷に主として電力を供給する際には、開閉器１７を開いてリアクトル１８に電流が流れない状態で主遮断器１６を閉じ、負荷に電力を供給する。したがって、この通常運転時は、従来からの可搬式エンジン発電機と同じ状態での運転となり、発電機の定格を十分に利用することができる。
【００１９】
そして、主な負荷が位相が進んだ負荷の場合、例えば、前述のように体育館に多数設けられた水銀灯を再点灯する場合等は、開閉器１７を閉じてリアクトル１８に電流が流れる状態としてから主遮断器１６を閉じ、負荷に電力を供給する。これにより、リアクトル１８が遅れゼロ電流を消費して負荷からの進みゼロ電流が減少するので、同期発電機１２が過電圧状態になることを防止できる。
【００２０】
したがって、位相が進んだ負荷に電力を供給する場合でも、同期発電機１２や自動電圧調整器１４、その他の電気部品が過電圧による悪影響を受けることがなく、可搬式エンジン発電機１３を安定した状態で運転することができる。さらに、位相が進んだ負荷に起因する過電圧対策として、大型の可搬式エンジン発電機を用意する必要がなくなることから、装置コストや運転コストだけでなく、搬送等に要するコストの削減も図れる。
【００２１】
また、電力供給を開始して過電圧状態で主遮断器１６が作動したときには、主な負荷が位相が進んだ負荷であるか、位相が遅れた負荷であるかを確認し、主な負荷が位相が進んだ負荷である場合は、開閉器１７を閉じてから電力供給を再開することにより、過電圧状態になることを防止できる。
【００２２】
さらに、負荷がモーター等の位相が遅れた負荷であることが明らかな場合以外、負荷の状況が不明なときには、例えば野外イベント等で可搬式エンジン発電機１３を使用するときなどには、開閉器１７を閉じてリアクトル１８に電流が流れる状態として負荷に電力を供給するようにしてもよい。
【００２３】
リアクトル１８は、可搬式エンジン発電機１３の任意の位置に設置することができるが、可搬式エンジン発電機１３は、ラジエータ２１等を含むディーゼルエンジン１１や同期発電機１２、制御装置２２、燃料タンク２３、蓄電池２４等をケーシング２５内に収納した構造を有しているため、比較的余裕のある中央部の上部空間に、支持台２６に載置した状態でリアクトル１８を設置することが好ましい。
【００２４】
また、開閉器１７は、むやみに操作されないように制御装置２２とは別置きにしておくことが好ましいが、制御装置２２内に収めておくこともできる。さらに、手動の開閉器１７を使用することにより、可搬式エンジン発電機１３の構造や制御機構等が複雑化することはなく、低コストで実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の可搬式エンジン発電機の一形態例を示す主回路の構成図である。
【図２】可搬式エンジン発電機へのリアクトルの設置例を示す断面正面図である。
【図３】同じく断面側面図である。
【図４】自動電圧調整器の作動例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１…ディーゼルエンジン、１２…同期発電機、１３…可搬式エンジン発電機、１４…自動電圧調整器、１５…界磁巻線、１６…主遮断器、１７…開閉器、１８…リアクトル、２１…ラジエータ、２２…制御装置、２３…燃料タンク、２４…蓄電池、２５…ケーシング、２６…支持台
【図１】
2007151202.tif 000003
【図２】
2007151202.tif 000004
【図３】
2007151202.tif 000005
【図４】
2007151202.tif 000006