(57)【要約】【課題】エンジンの自動停止後に、使用者が負荷による作業を即座に開始することができるエンジン駆動発電装置を提供する。【解決手段】本発明は、出力端子６に電流が流れていないことが検出された後、エンジン１を停止させるとともに、出力端子６に所定の無負荷電圧が発生するように、放電器９により第１蓄電手段７から直流電力母線部４への放電状態を制御して、また、エンジン停止後に、出力端子６に電流が流れていることが検出されたとき、エンジン１を再始動させるとともに、エンジン１の回転速度が所定の回転速度に到達するまで、放電器９より第１蓄電手段７から出力端子６を経由して負荷に所定の電力を給電させる。【選択図】図１
2013090356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンによって駆動されて交流電力を発生する発電体と、
前記発電体から発生する交流電力を直流電力に変換する整流器と、
前記整流器の出力側に設けられた直流電力母線部と、
負荷を接続するために前記直流電力母線部の出力側に接続された出力端子と、
前記直流電力母線部に並列接続された第１蓄電手段と、
前記発電体の出力からの前記直流電力母線部を介した前記第１蓄電手段への充電を制御する充電器と、
負荷に電力を供給するための前記第１蓄電手段から前記直流電力母線部への放電を制御する放電器と、
前記出力端子を流れる電流を検出する出力電流検出手段と、
前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
前記エンジン、発電体、充電器及び放電器の作動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記出力電流検出手段によって前記出力端子に電流が流れていないことが検出された後、前記エンジンを停止させるとともに、前記出力端子に所定の無負荷電圧が発生するように、前記放電器により前記第１蓄電手段から前記直流電力母線部への放電状態を制御して、
前記制御手段は、前記エンジン停止後に、前記出力電流検出手段によって前記出力端子に電流が流れていることが検出されたとき、前記エンジンを再始動させるとともに、前記エンジン回転速度検出手段によって検出された前記エンジンの回転速度が所定の回転速度に到達するまで、前記第１蓄電手段から前記出力端子を経由して負荷に所定の電力が供給されるように前記放電器を制御する
ことを特徴とするエンジン駆動発電装置。
【請求項２】
前記第１蓄電手段の端子電圧を検出する端子電圧検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記エンジン停止後に、前記端子電圧検出手段によって検出された前記第１蓄電手段の端子電圧が基準端子電圧以下の場合に、前記エンジンを再始動させるとともに、前記充電器により前記発電体の出力を前記第１蓄電手段に給電させる
ことを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動発電装置。
【請求項３】
前記第１蓄電手段に給電可能に接続された第２蓄電手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン駆動発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン駆動発電装置に関し、より詳細には、負荷の使用状態に応じて自動的に停止及び始動するエンジンによって駆動される発電体と蓄電手段とを備えたエンジン駆動発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
野外の工事現場のように商用電源が得られない場所では、エンジン駆動発電装置が用いられている。エンジン駆動発電装置は、溶接作業や手持ちの電気機器（例えば、グラインダのような電動工具）の電源として用いられる。
【０００３】
ところで、使用者がこのような作業を行う時間は、手溶接による作業であれば１分間程度であり、また、グラインダのような電動工具であれば、長くても１０分間程度である。また、溶接作業や電気機器を使用した作業では、１つの作業を終了させた後、次の作業を行うまで、例えば、３０分から１時間程度、負荷を使用しない休止状態の期間が生じることがある。休止状態の間は、エンジンの稼動による無駄な燃料消費を抑制するため、エンジンを停止させることが望ましい。
【０００４】
しかし、そのようなエンジンの停止及び始動操作を、エンジン本体で行う場合、使用者は、負荷での作業と、本体での作業を繰り返し行う必要があるため、操作が繁雑となる。特に、高層建築物での作業現場では、発電装置を地上に配置して、ケーブルを作業現場まで延ばして負荷を使用することもあり、この場合は、使用者は、作業現場と地上とを行き来する必要がある。
【０００５】
そこで、発電装置の本体の操作を行うことなく、負荷の操作を行うことで、エンジンを自動で始動させることができるエンジン駆動発電装置の一例が、下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の技術によれば、溶接出力端子、又は交流電力出力端子に対して、信号発生源（再始動検出用電源）を接続して、使用者が負荷による作業を開始しようとしていることを判断させて、エンジンを始動させている。例えば、溶接負荷であれば、溶接棒と溶接母材が接触されたことを検出して、エンジンを始動させている。また、交流負荷であれば、電気機器のスイッチのＯＮ／ＯＦＦの操作を検出して、エンジンを始動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０１８３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術には、エンジンを自動的に再始動した直後には、使用者は負荷による作業を即座に開始することができないという問題がある。具体的には、エンジンが始動した直後は、エンジンは負荷の稼動に必要な電力を発電するのに必要な回転速度に到達していない。このため、始動直後は、発電体の出力が不足した状態である。この不足状態で負荷による作業を開始すると、負荷が不所望な動作をしてしまう。例えば、溶接負荷であればアークが発生しない、もしくは、発生しにくい状態になってしまう。また、電気機器であれば、作動しない、もしくは、動作の立ち上がりが遅い状態になってしまう。
【０００８】
また、エンジンの始動直後は、エンジンの発生トルクも小さい状態である。このため、負荷電流によって生じるエンジンへの回転抵抗に抗うことができずにエンジンが失速することがある。
【０００９】
このような事情から、使用者は、エンジンの再始動後、その回転速度の立ち上がりを待って作業を開始する必要があった。この立ち上がり時間は、例えば１０秒程度である。しかし、この程度の時間であっても、特に熟練作業者にとっては使い勝手の悪いものであった。このため、エンジンの自動停止、自動始動の機能は従来からあるものの、作業現場では、エンジン駆動発電装置を、エンジン回転速度の調節機能を用いずに、従来通りの高速一定モードで使用することが多かった。
【００１０】
また、自動停止及び自動始動の制御を行うエンジン駆動発電装置では、その制御を行うためのコントローラの電源としてバッテリが利用されている。このため、自動停止後、自動始動するまでの待機状態の時間が長くなると、コントローラの電源としてのバッテリの蓄電量が使い果たされ、エンジンの始動ができなくなることがあった。
【００１１】
そこで、本発明は、エンジンの自動停止及び自動始動機能を有するエンジン駆動発電装置において、使用者が負荷による作業を開始するときに、エンジンが自動的に再始動してから負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間、使用者が待つことなく、即座に負荷での作業を開始することを可能とするエンジン駆動発電装置を提供することを第１の目的としている。
【００１２】
また、本発明は、エンジンが自動停止した待機状態の時間が長くなっても、エンジンの自動始動を確実に行うことができるとともに、使用者がエンジン回転速度の立ち上がりを待つことなく、即座に負荷での作業を開始することができる状態を維持することを可能とするエンジン駆動発電装置を提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の第１の目的を達成するため、本発明のエンジン駆動発電装置は、エンジンと、
前記エンジンによって駆動されて交流電力を発生する発電体と、前記発電体から発生する交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記整流器の出力側に設けられた直流電力母線部と、負荷を接続するために前記直流電力母線部の出力側に接続された出力端子と、前記直流電力母線部に並列接続された第１蓄電手段と、前記発電体の出力からの前記直流電力母線部を介した前記第１蓄電手段への充電を制御する充電器と、負荷に電力を供給するための前記第１蓄電手段から前記直流電力母線部への放電を制御する放電器と、前記出力端子を流れる電流を検出する出力電流検出手段と、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、前記エンジン、発電体、充電器及び放電器の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記出力電流検出手段によって前記出力端子に電流が流れていないことが検出された後、前記エンジンを停止させるとともに、前記出力端子に所定の無負荷電圧が発生するように、前記放電器により前記第１蓄電手段から前記直流電力母線部への放電状態を制御して、前記制御手段は、前記エンジン停止後に、前記出力電流検出手段によって前記出力端子に電流が流れていることが検出されたとき、前記エンジンを再始動させるとともに、前記エンジン回転速度検出手段によって検出された前記エンジンの回転速度が所定の回転速度に到達するまで、前記第１蓄電手段から前記出力端子を経由して負荷に所定の電力が供給されるように前記放電器を制御する。
【００１４】
このように構成された本発明は、負荷に電力を供給するための第１蓄電手段を併設したエンジン駆動発電装置であり、このエンジン駆動発電装置には、負荷の使用状態に応じて、エンジンを自動停止及び自動始動させる機能を有している。そして、エンジンが自動停止した待機状態において、負荷による作業が開始されたときに、まず、第１蓄電手段から負荷に電力が供給され、これと同時にエンジンを始動させる。さらに、エンジンが負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間は、第１蓄電手段から負荷への電力供給を継続させる。そして、エンジンが、負荷の稼動に必要な回転速度に到達した後は、第１蓄電手段から負荷への電力供給を停止し、エンジン／発電体から負荷への電力の供給を継続して行う。
【００１５】
このように、本発明によれば、エンジンが始動してから、負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間、第１蓄電手段から負荷への電力供給が行われる。その結果、使用者は、エンジンの再始動後、その回転速度が立ち上がるのを待つことなく、即座に負荷での作業を開始することができる。
【００１６】
ところで、エンジン停止後、エンジンが再始動されるまでの待機状態において、第１蓄電手段は、負荷に電力を供給できる状態を維持するため、放電器、あるいは、出力調整器（インバータ等）に電力を供給する必要がある。このため、待機状態の時間が長くなると、第１蓄電手段の端子電圧および蓄電量が不足する事態が生じ得る。
【００１７】
そこで、本発明のエンジン駆動発電装置において好ましくは、上記の第１及び第２の目的を達成するため、前記第１蓄電手段の端子電圧を検出する端子電圧検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記エンジン停止後に、前記端子電圧検出手段によって検出された前記第１蓄電手段の端子電圧が基準端子電圧以下の場合に、前記エンジンを再始動させるとともに、前記充電器により前記発電体の出力を前記第１蓄電手段に給電させる。
【００１８】
このように、少なくとも、エンジンが自動停止している待機状態において、第１蓄電手段の端子電圧が検出（監視）され、端子電圧が基準端子電圧以下であるときに、エンジンを始動させて発電体の出力で第１蓄電手段の充電を行う。
なお、基準端子電圧は、例えば、（１）負荷の稼動を開始するのに必要な最低限の電圧を確保できていない状態、又は、（２）負荷の稼動が開始されて、エンジンが始動してから、負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間において行う第１蓄電手段から負荷への電力供給を行うことができるだけの蓄電量が確保できていない状態となる端子電圧に設定するとよい。
【００１９】
このように、本発明によれば、第１蓄電手段の端子電圧及び蓄電量が低下する度に、エンジン／発電体で充電を行う。このため、待機状態が長くなっても、エンジンが自動停止した後の待機状態における負荷への給電の初期において行われる、負荷の稼動が開始されて、エンジンが始動してから、負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間に第１蓄電手段から負荷への電力供給を行うことが可能な状態を維持することができる。その結果、待機状態が長くなっても、エンジンが自動停止した状態から即座に負荷による作業を開始することができる状態を維持することができる。
【００２０】
また、本発明において好ましくは、前記第１蓄電手段に給電可能に接続された第２蓄電手段を更に備える。
【００２１】
このように、エンジンが自動停止した待機状態において、第１蓄電手段の端子電圧及び蓄電量を維持するための第２蓄電手段を設けている。これにより、第１蓄電手段の端子電圧及び蓄電量が「初期に行う第１蓄電手段から負荷への電力供給」が可能な状態を維持することができる時間を長くすることができる。また、即座に負荷での作業を開始できる状態を長く維持することができる。
【００２２】
さらに、待機状態で第１蓄電手段に充電する場合、エンジンを始動させて、発電体の出力で第１蓄電手段を充電する頻度を減らすことができ、燃費を改善することができるとともに、エンジンのスタータやスタータ用バッテリの消耗を減らすことができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に係る本発明のエンジン駆動発電装置によれば、エンジンの自動停止及び自動始動機能を有するエンジン駆動発電装置において、使用者が負荷による作業を開始するときに、エンジンが自動始動してから負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間、使用者が待つことなく、即座に負荷での作業を開始することができる。
【００２４】
また、請求項２及び３に係る本発明のエンジン駆動発電装置によれば、上記効果に加えて、エンジンが自動停止した待機状態の時間が長くなっても、エンジンの自動始動を確実に行うことができるとともに、使用者がエンジン回転速度の立ち上がりを待つことなく、即座に負荷での作業を開始することができる状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジン駆動発電装置を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態における負荷への電力供給状態を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態による第１蓄電手段の待機状態での端子電圧の時間変化を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、本発明の第２実施形態および第３実施形態における第１蓄電手段の端子電圧と蓄電量との関係を示すグラフであり、（ｂ）は本発明の第６実施形態における第１蓄電手段の端子電圧と蓄電量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第３実施形態によるエンジン駆動発電装置を示すブロック回路図である。
【図６】本発明の第３実施形態における第１蓄電手段の端子電圧の時間変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第３実施形態における第２蓄電手段用の充電器の構成を示すブロック回路図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるエンジン駆動発電装置の第１変形例を示すブロック回路図である。
【図９】本発明の第３実施形態によるエンジン駆動発電装置の第２変形例を示すブロック回路図である。
【図１０】本発明の第３実施形態によるエンジン駆動発電装置の第３変形例を示すブロック回路図である。
【図１１】本発明の第４実施形態によるエンジン駆動発電装置を示すブロック回路図である。
【図１２】本発明の第５実施形態によるエンジン駆動発電装置を示すブロック回路図である。
【図１３】本発明の第６実施形態によるエンジン駆動発電装置を示すブロック回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の第１実施形態を説明する。第１実施形態は、本発明のエンジン駆動発電装置を、溶接作業を行うための溶接機に適用した例である。
【００２７】
図１を参照して、本発明の第１実施形態におけるエンジン駆動発電装置の構成を説明する。第１実施形態のエンジン駆動発電装置は、エンジン１と、エンジン１によって駆動されて交流電力を発生する発電体２と、発電体２から発生する交流電力を直流電力に変換する整流器３と、整流器３の出力側に設けられた直流電力母線部４と、負荷を接続するために直流電力母線部４の出力側に接続された出力端子６とを備えている。この出力端子６には、負荷である溶接棒Ｗ及び母材Ｂが接続される。また、直流電力母線部４には、直流電力母線部４での直流電力の脈動を防止するため平滑コンデンサ５が設けられている。
【００２８】
直流電力母線部４と出力端子６との間には、負荷供給電力調整用インバータ６１、トランス６２及びトランス用整流器６３が順次に接続されている。負荷供給電力調整用インバータ６１は、平滑コンデンサ５を介して、直流電力母線部４からの直流電力を交流電力に変換して、負荷への電圧及び電流を調節する。トランス６２は、負荷供給電力調整用インバータ６１からの交流電力に対して電圧調整を行う。トランス用整流器６３は、トランス６２からの交流電力を直流に変換する。
【００２９】
さらに、直流電力母線部４には第１蓄電手段７が並列接続されている。第１蓄電手段７は、電気二重層コンデンサ又は電気二重層キャパシタ（以下、キャパシタと称する）から構成されている。これらのキャパシタは、同一重量のバッテリとで比較すると、大電流を流すことが可能であり、また、充放電を短時間で行うことができるという長所を有する。
なお、第１蓄電手段７はキャパシタに限定されるものではなく、例えば、バッテリやキャパシタ、又は両者の中間の性質を持つ蓄電手段を用いてもよい。
【００３０】
直流電力母線部４と第１蓄電手段７との間には、充電器８及び放電器９が接続されている。充電器８は、発電体２の出力で直流電力母線部４を介して第１蓄電手段７を充電するための充電状態を制御する。また、放電器９は、負荷に電力を供給するための第１蓄電手段７から直流電力母線部４への放電状態を制御する。充電器８及び放電器９は、変圧器を用いたＤＣ−ＤＣコンバータや昇降圧チョッパで構成される。
なお、充電器８及び放電器９は、これらに限定されるものではなく、電圧調整及び電流調整が可能なものであればよい。
【００３１】
図１に示すように、充電器８と第１蓄電手段７との間、及び、放電器９と直流電力母線部４との間に、それぞれ逆流防止ダイオード１１及び１１ａを配置するとよい。
なお、充電器８及び放電器９の内部において、電流の逆流を防止する構成がある場合には、逆流防止ダイオードを設ける必要はない。
【００３２】
次に、各構成を制御するための制御手段（コントローラ）１７について説明する。
制御手段１７は、エンジン１、発電体２、充電器８、放電器９、インバータ（電力調整手段）６１、及びエンジン始動部のスタータ１２の作動を制御する。より詳細には、制御手段１７は、エンジン１の燃料供給量を制御する。エンジン１がディーゼルエンジンの場合には、制御手段１７はそのグロープラブ（図示せず）への通電制御を行う。また、制御手段１７は、発電体２が回転子に界磁巻線を有するものである場合、その励磁電流の制御を行う。また、制御手段１７は、充電器８及び放電器９それぞれの内部に設けられたスイッチング素子の駆動信号の制御を行う。また、制御手段１７は、エンジン始動部のスタータ１２に、エンジン１を自動で再始動させるための始動指令信号を送出する。
【００３３】
エンジン始動部には、エンジン１を始動させるために使用者が一番初めに操作するキースイッチ１８、エンジンを始動させるスタータ１２、スタータ１２の電源となるスタータ用バッテリ１３、スタータ用バッテリ１３を充電するために、エンジン１によって駆動されるダイナモ１４が含まれる。スタータ１２とスタータ用バッテリ１３との間に設けられた切替手段（スイッチ）１３ａは、キースイッチ１８の操作に連動して導通／不導通が切り替わる。切替手段１３ａはまた、待機状態からエンジン１を再始動させるため、制御手段１７からの始動指令信号によって導通に切り替わる。
【００３４】
制御手段１７を稼動させるための電力は、直流電力母線部４から降圧回路１６を介して制御手段１７に供給される。制御手段１７には、エンジン１が稼動しているときは、発電体２からの出力で電力が供給される。一方、エンジン１が停止しているときは、第１蓄電手段７から制御手段１７に電力が供給される。
【００３５】
また、制御手段１７には、溶接電流設定器１９が接続されている。エンジン１、発電体２、第１蓄電手段７の放電器９、負荷供給電力調整用インバータ６１は、この溶接電流設定器１９の設定値に応じて目標値が決定され、制御が行われる。
【００３６】
また、制御手段１７には、エンジン回転速度検出手段１５によるエンジン１の回転速度の検出結果が入力される。エンジン回転速度検出手段１５は、回転センサーとしてエンジン１の回転速度を測定してもよいし、発電体２の出力電圧の波形からエンジン１の回転速度を算出してもよい。
【００３７】
また、制御手段１７には、端子電圧検出手段１０によって検出された第１蓄電手段７の端子電圧の検出結果が入力される。第１蓄電手段７の蓄電量は、この端子電圧から第１蓄電手段７の特性データを用いて算出される。
【００３８】
また、制御手段１７には、出力電流検出手段６０による出力端子６を流れる電流の検出結果が入力される。出力電流検出手段６０は、トランス用整流器６３と出力端子６との間の出力線の電流値を検出する。
なお、負荷が溶接負荷である場合、この電流値は、負荷供給電力調整用インバータ６１の制御情報にも利用される。
【００３９】
そして、制御手段１７は、出力電流検出手段６０によって出力端子６に電流が流れていないことが検出された後、エンジン１を停止させるとともに、出力端子６に所定の無負荷電圧が発生するように、放電器９により第１蓄電手段７から直流電力母線部４への放電状態を制御する。出力端子６に溶接負荷（溶接棒Ｗと溶接母材Ｂ）が接続されている場合、無負荷電圧として、溶接作業を行っていない状態、即ちアークが発生していない状態において、溶接作業を開始するときに必要な無負荷電圧（一般的に８０Ｖ程度）を設定するとよい。
なお、負荷が稼働していない状態が所定時間経過した場合には、まずエンジン１の回転速度をアイドリング回転速度まで低下させ、更に所定時間経過後にエンジン１を停止するとよい。
【００４０】
このように、負荷を使用しない休止状態の期間にエンジン１を停止させる。これにより、休止状態の期間中のエンジン１の稼動による無駄な燃料消費が抑制される。さらに、エンジン１を停止した後には出力端子６に無負荷電圧が継続的に印加される。このため、溶接作業を開始することが可能な状態とすることができる。
【００４１】
さらに、制御手段１７は、エンジン停止後に、出力電流検出手段６０によって出力端子６に電流が流れていることが検出されたとき、エンジン１を再始動させるとともに、エンジン回転速度検出手段１５によって検出されたエンジン１の回転速度が所定の回転速度に到達するまで、第１蓄電手段７から出力端子６を経由して負荷（溶接棒Ｗ及び母材Ｂ）に所定の電力が供給されるように放電器９を制御する。エンジン１の所定の回転速度は、溶接電流設定器１９の設定値に応じて目標値が決定される。エンジン１の回転速度は、エンジン回転速度検出手段１５により検出される。
【００４２】
このように、エンジン１が自動停止している待機状態から溶接作業を開始した直後は、第１蓄電手段７から負荷に給電を行う。これにより、使用者は、エンジン１が自動停止している待機状態から、エンジン１の回転速度が立ち上がるのを待つことなく、即座に溶接作業を開始することができる。
【００４３】
以下、第１実施形態のエンジン駆動発電装置の動作を説明する。
まず、エンジン／発電体から負荷への電力供給の基本動作について説明する。
エンジン１によって発電体２が駆動される。発電体２で発生した交流電力は、発電体用の整流器３によって直流に変換されて直流電力母線部４に供給される。直流電力母線部４に設けられた平滑コンデンサ５によって脈動を平滑化した直流電力が、負荷供給電力調整用インバータ６１に入力される。負荷供給電力調整用インバータ６１は、制御手段１７からの駆動信号に応じて動作して、直流電力母線部４からの直流電力を交流電力に変換し、この交流電力はトランス６２に供給される。トランス６２に供給された交流電力は、電圧調整されてから、トランス用整流器６３で直流電力に変換される。この変換された直流電力が、出力端子６に接続した負荷（溶接棒Ｗと溶接母材Ｂ）に供給される。
【００４４】
次に、第１蓄電手段７の放電及び充電について説明する。
第１蓄電手段（キャパシタ）７の端子は、直流電力母線部４に対して並列接続されている。直流電力母線部４と第１蓄電手段７との間には、放電器９及び充電器８が設けられて、第１蓄電手段７の放電及び充電の制御が行われる。
【００４５】
第１蓄電手段７から負荷に給電を行う場合、第１蓄電手段７→放電器９→直流電力母線部４→平滑コンデンサ５→負荷供給電力調整用インバータ６１→トランス６２→トランス用整流器６３→出力端子６の経路で負荷に電力が供給される。
【００４６】
また、第１蓄電手段７は、発電体２の出力によって充電される。第１蓄電手段７の充電を行う場合、発電体２→発電体用整流器３→直流電力母線部４→充電器８→第１蓄電手段７の経路で充電が行われる。
【００４７】
次に、使用者による操作の流れについて説明する。
先ず、一番初めに使用者が行う操作として、使用者がキースイッチ１８をＯＮにすると、スタータ用バッテリ１３とスタータ１２がスイッチ１３ａにより導通して、スタータ１２が稼動され、エンジン１が始動する。
なお、ディーゼルエンジンを用いる場合には、エンジン１のグロープラグ（点火栓）（図示せず）による予熱を行った後に、スタータ１２の稼動を行う。
【００４８】
エンジン１の始動後、スタータ１２の稼動を停止し、今度は、ダイナモ１４によって、スタータ用バッテリ１３の充電を行う。
なお、ダイナモ１４によるスタータ用バッテリ１３の充電は、エンジン１が稼動している間、常時行うようにするとよい。
【００４９】
また、エンジン１の始動後に、充電器８を作動させて、第１蓄電手段７の充電を実行する。
【００５０】
第１蓄電手段７が満充電に達した後に、負荷が不使用の状態、即ち休止状態となって所定時間経過した場合、エンジン１の回転速度を低速（アイドル回転速度）とする。休止状態であることは、出力電流検出手段６０によって検出された電流検出値で判断される。
【００５１】
エンジン１をアイドル回転速度とした後に、更に、休止状態となる状態が所定時間経過した場合、エンジン１を停止させる。エンジン１をアイドル回転速度及び停止させる前の「所定時間」の計測には、例えば、制御手段１７にタイマ機能を持たせておき、時間をカウントさせるといった、既存の方法を利用することができる。
【００５２】
次に、図２を参照して、エンジン１が自動停止した後の待機状態からの負荷への給電について説明する。図２は、負荷への電力供給状態を示すグラフであり、図２の横軸は時間を表し、縦軸は負荷に供給される電力を表す。グラフ中の線Ｉは、負荷に供給される電力の時間変化を示す。
【００５３】
図２の時刻ｔ０にエンジン１が自動で停止した後、放電器９及び負荷供給電力調整用インバータ６１は、第１蓄電手段７を電源として、負荷に給電が可能な状態で待機させる（区間Ａ）。具体的には、制御手段１７から継続して駆動信号を送出し、放電器９及び負荷供給電力調整用インバータ６１におけるスイッチング素子が、その稼動を継続して行う状態とする。
【００５４】
これにより、この第１実施形態のように、負荷が溶接負荷（溶接棒Ｗと溶接母材Ｂ）である場合は、溶接作業を行っていない状態、即ちアークが発生していない状態において、溶接作業を開始するときに必要な無負荷電圧（一般的に８０V程度）が継続して溶接棒Ｗと溶接母材Ｂとの間に印加される。
【００５５】
そして、図２の時刻ｔ１に負荷が稼動状態となると（この実施形態では、溶接作業が開始されると）、まず、第１蓄電手段７→放電器９→直流電力母線部４→平滑コンデンサ５→負荷供給電力調整用インバータ６１→トランス６２→トランス用整流器６３→溶接負荷の経路で、電力が供給される。
なお、負荷が稼動状態になったことは、出力電流検出手段６０によって検出される。
【００５６】
溶接のアークが発生した後は、アーク特性に従って溶接電流Ｉに応じた値となるように、電圧が制御される。例えばＪＩＳ規格では、溶接電圧Ｖ＝２０＋０．０４×Ｉと規定されている。したがって、溶接電流Ｉ＝１００Ａならば、溶接電圧は、Ｖ＝２０＋０．０４×１００＝２４Ｖになるように制御される。
【００５７】
同時に、制御手段１７からエンジン始動指令信号がスタータ１２に送出される。その結果、スタータ１２が起動して、エンジン１が始動する。ディーゼルエンジンの場合は、前述のように、グロープラグ（図示せず）による予熱を行った後、スタータ１２を起動させる。
【００５８】
次に、エンジン１の始動後、エンジン１の回転速度が立ち上がるまでの動作について説明する。
図２の時刻ｔ１にエンジン１が再始動した後、負荷に対する出力の設定に応じた回転速度、即ち目標回転速度となるように、エンジン１の回転速度が上昇する（区間Ｂ）。ここで、負荷に対する出力の設定とは、溶接機に適用した例では、使用者が選択した溶接電流設定器１９の設定値である。
【００５９】
エンジン１の始動直後は、回転速度が目標値に到達しておらず、発電体２の出力が目標値に到達していない。即ち、溶接電流設定器１９で設定した電流値を出力できる状態に達していない。このため、エンジン１の回転速度が目標回転速度に到達するまでの間、第１蓄電手段７から負荷へ継続して給電される。
なお、エンジン１が目標回転速度に到達するまでの間は、第１蓄電手段７のみから負荷に所定電力を給電してもよいし、第１蓄電手段７及び発電体２の両方から負荷に所定電力を給電してもよい。
【００６０】
このように、エンジン１が自動停止した後の待機状態において負荷が稼動を開始した場合、エンジン１を始動させて、その回転速度が、負荷の稼動に必要な値に到達するまでの間、第１蓄電手段７から負荷に給電が行われる。これにより、使用者は、エンジン１が自動停止している待機状態から、エンジン１の回転速度が立ち上がるのを待つことなく、即座に負荷での作業を開始することができる。
【００６１】
次に、エンジン１の回転速度が立ち上がった後について説明する。
図２の時刻ｔ２にエンジン１が目標回転速度に到達した後、第１蓄電手段７から負荷への給電を停止する。これ以降は、エンジン１によって駆動される発電体２から負荷への給電が行われる。
なお、エンジン１が稼動して、発電体２からの出力で負荷への給電が開始された後は、充電器８を作動させて第１蓄電手段７の充電を行う。この充電は、エンジン１の最大出力から見て余剰能力が残っているときに行えばよい。
【００６２】
さらに、再び負荷が不使用の状態、つまり休止状態となって、図２の時刻ｔ３のように所定時間経過した場合、エンジン１の回転速度はアイドル回転速度に下げられる。さらに、エンジン１がアイドル回転速度になって、更に、図２の時刻ｔ４のように所定時間経過した場合、エンジン１は再び自動停止する。
【００６３】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態も、本発明のエンジン駆動発電装置を溶接作業を行うための溶接機に適用した例である。また、第２実施形態のエンジン駆動発電装置の構成は、図１に示した第１実施形態のものと同じである。
【００６４】
ところで、上述の第１実施形態のように溶接機に適用した例では、エンジン１が自動停止した待機状態において、溶接作業を行う前の状態として、溶接棒Ｗと溶接母材Ｂとの間に、無負荷電圧（例えば８０V程度）を絶えず維持する必要がある。そのため、待機状態であっても、放電器９及び負荷供給電力調整用インバータ６１のスイッチング素子（トランジスタ等）が駆動しており、電力を消費している。また、待機状態の制御手段１７においても電力が消費されている。
【００６５】
さらに、放電器９や負荷供給電力調整用インバータ６１及びトランス６２においても電力が消費される。具体的には、トランス６２の一次側巻線の回路で電流が流れて電力が消費される。また、放電器９などにおいて昇降圧チョッパを用いる場合は、回路の中のコイルやコンデンサなどにおいて電流が流れて電力が消費される。
【００６６】
このため、待機状態を長時間継続すると、負荷による作業を行っていないにも拘わらず、第１蓄電手段７の蓄電量が消費されてしまうことになる。
【００６７】
ここで、第１蓄電手段７の蓄電量が完全に消費し尽くされていない場合であっても、蓄電量が減少すると、端子電圧も低下する。この現象は、第１蓄電手段７がキャパシタである場合に特に顕著となる。このため、待機状態が長く続くと、放電器９の昇圧動作をもってしても、必要な無負荷電圧を確保できなくなる可能性がある。
【００６８】
また、第１実施形態で説明したように、「負荷での作業の開始」から「エンジン１が負荷の稼動に必要な回転速度に到達」するまでの間は、第１蓄電手段７を電源として負荷に給電するため、第１蓄電手段７は、この期間（例えば、１０秒程度）、必要な電力の供給を続けることができるだけの最低限の蓄電量を確保しておく必要がある。このため、待機状態においては、「無負荷電圧の確保」と「第１蓄電手段７のみで、負荷の稼動が開始されて、エンジン１が始動してから目標回転速度に到達するまでの時間に、負荷に給電するのに必要な蓄電量の確保」の両方が必要となる。
【００６９】
そこで、第２実施形態では、エンジン停止中で、第１蓄電手段７を電源として、負荷の作業を開始する前の「待機状態」において、第１蓄電手段７の端子電圧を検出しておき、「負荷の稼動に必要な無負荷電圧を確保できる端子電圧」、又は「第１蓄電手段７のみで、負荷の稼動が開始されて、エンジン１が始動してから目標回転速度に到達するまでの時間に、負荷に給電するのに必要な蓄電量」を確保することができなくなる状態を検出したとき、エンジン１を始動させて、発電体２の出力で第１蓄電手段７を充電する。
【００７０】
そのために、上記のような状態となるときの端子電圧を基準端子電圧として設定しておく。そして、制御手段１７は、エンジン停止後に、端子電圧検出手段１０によって検出された第１蓄電手段７の端子電圧が基準端子電圧以下の場合、エンジン１を再始動させるとともに、充電器８により発電体２の出力を第１蓄電手段７に給電させる。
【００７１】
以下、図３を参照して、第２実施形態のエンジン駆動発電装置の動作を説明する。
図３は、使用者がキースイッチ１８をＯＮに操作した後の待機状態における第１蓄電手段７の端子電圧の時間変化を示すグラフであり、図３の横軸は時間を表し、縦軸は第１蓄電手段７の端子電圧を表す。グラフ中の線IIは、第１蓄電手段７の端子電圧の時間変化を示す。
なお、図３に示す動作では、負荷は使用されていない状態である。
【００７２】
使用者が行う一番初めの作業として、図３の時刻ｔ０にキースイッチ１８をＯＮにして、時刻ｔ１にエンジン１が始動した後、時刻ｔ２に第１蓄電手段７の充電を開始する。
【００７３】
図３の時刻ｔ３に第１蓄電手段７が満充電Ｖｆに達した後、負荷が稼動していない休止状態であるとき、エンジン１が稼動している間は（つまり、時刻ｔ４において自動で速度がアイドル回転速度に調節され、更に、時刻ｔ５においてエンジン１が停止するまでの間は）、発電体２からの出力で制御手段１７、負荷供給電力調整用インバータ６１及びトランス６２に電力が供給される（区間Ａ）。このため、第１蓄電手段７の蓄電量は消費されず、第１蓄電手段７の端子電圧及び蓄電量は変化しない。
【００７４】
そして、休止状態が所定時間経過すると、エンジン１の回転速度が自動的に低速となり、更なる所定時間経過後に停止する。
【００７５】
図３の時刻ｔ５にエンジン１が自動で停止した後の待機状態においても、放電器９及び負荷供給電力調整用インバータ６１は継続して動作している。このため、制御手段１７、放電器９及び負荷供給電力調整用インバータ６１＋トランス６２において電力が消費されている。その結果、第１蓄電手段７の蓄電量が減少し、これに伴い、端子電圧も減少する（区間Ｂ）。
【００７６】
この端子電圧の低下（及び蓄電量の低下）が、「負荷の稼動に必要な無負荷電圧を確保できる端子電圧」、又は「第１蓄電手段７のみで、負荷の稼動が開始されて、エンジン１が始動してから目標回転速度に到達するまでの時間に、負荷に給電するのに必要な蓄電量」を下回ってしまうと、種々の不都合な事態が発生する可能性がある。例えば、負荷の稼動を開始することができない（溶接作業であれば、アークが発生しない、もしくは、アークが発生しにくい）事態が発生する可能性がある。また、負荷が稼動できたとしても、エンジン１が始動してから回転速度が必要値まで到達する前に第１蓄電手段７の蓄電量が消費し尽されるため、負荷の稼動が途中で途切れる（溶接作業であれば、途中で、アークが消失する）、もしくは、第１蓄電手段７で受け持っていた負荷が急激にエンジン１に生じ、エンジン１がこの急激な回転抵抗に抗うことができずに失速する、といった事態が発生する可能性がある。
【００７７】
そこで、このような事態の発生を回避するため、負荷への電力供給を行うのに必要な最低限の端子電圧及び蓄電量を下回ったときに、制御手段１７からエンジン始動指令信号を送出してエンジン１を始動させ、発電体２からの出力で第１蓄電手段７の充電を行う。すなわち、制御手段１７は、エンジン停止後に、端子電圧検出手段１０によって検出された第１蓄電手段７の端子電圧が基準端子電圧Ｖｍ以下の場合、エンジン１を再始動させるとともに、充電器８により、発電体２の出力を第１蓄電手段７に給電させる（時刻ｔ６）。
【００７８】
ここで、図４（ａ）に、本実施形態における第１蓄電手段７の端子電圧と蓄電量の関係を示す。
基準端子電圧Ｖｍは、負荷の稼動が開始されて、「第１蓄電手段７のみで、エンジン１が始動してから目標回転速度に到達するまでの時間に、負荷に給電するのに必要な蓄電量Ｑｚ」のときの第１蓄電手段７の端子電圧Ｖｚに対して、「負荷の稼動に必要な無負荷電圧を確保できる端子電圧」が図４（ａ）に示すＶ１の状態、すなわちＶｚ＞Ｖ１の状態であるときは、Ｖｍ＝Ｖｚとすればよい。端子電圧Ｖ１のときの蓄電量Ｑ１は、Ｑｚ＞Ｑ１となるため、Ｖｍ＝Ｖ１とすると、「負荷に給電するのに必要な蓄電量Ｑｚ」を確保できていない状態となるためである。
【００７９】
一方、「負荷の稼動に必要な無負荷電圧を確保できる端子電圧」が図４（ａ）に示すＶ２の状態、すなわちＶ２＞Ｖｚの状態であるときは、Ｖｍ＝Ｖ２とすればよい。端子電圧Ｖ２のときの蓄電量Ｑ２は、Ｑ２＞Ｑｚとなるため、Ｖｍ＝Ｖ２とすれば、「負荷に給電するのに必要な蓄電量Ｑｚ」も確保できる状態となるためである。
なお、エンジン始動指令信号を送出する基準端子電圧Ｖｍは、これに限定されるものではなく、最低限の電圧より、ある程度、余裕を持たせた値であってもよい。
【００８０】
さらに、図３の時刻ｔ７に、第１蓄電手段７が再び満充電Ｖｆに達すると、第１蓄電手段７の充電が停止する。負荷が稼動していない休止状態であるとき、エンジン１の回転速度は自動的にアイドル回転速度に調節される（時刻ｔ８）。そして、更に所定時間が経過した時刻ｔ９に、エンジン１は停止する。
【００８１】
このように、第１蓄電手段７の端子電圧及び蓄電量が負荷への電力供給を行うのに必要な最低限の端子電圧及び蓄電量まで低下する度に、エンジン／発電体で充電を行うので、待機状態が長くなっても、待機状態における負荷への給電の初期において、エンジン１が始動してから、負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間に行う第１蓄電手段７から負荷への電力供給を行うことが可能な状態を維持するので、待機状態が長くなっても、エンジン１が自動停止した状態から即座に負荷による作業を開始することができる状態を維持することができる。
【００８２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
第３実施形態も、本発明のエンジン駆動発電装置を、溶接作業を行うための溶接機に適用した例である。
【００８３】
ところで、上述の第２実施形態では、第１蓄電手段７（キャパシタ）の端子電圧及び蓄電量が低下するたびに、エンジン１を始動させて発電体２の出力で第１蓄電手段７（キャパシタ）を充電している。しかし、待機時間が長くなると、エンジン１が始動する回数が多くなってしまう。このため、今度は、エンジン１における燃料消費が増加してしまう。また、スタータ用バッテリ１３の蓄電量が不足する可能性が生じる。
【００８４】
このような状況に対しては、例えば、エンジン１を始動させた後の運転時間を長くすることで、スタータ用バッテリ１３の充電時間を長くするといった方法が考えられる。しかし、この方法もまた、燃費改善という点では不利であり、燃費改善のためにエンジン１を自動停止／始動させる目的が没却される。
【００８５】
特に、本案の第１蓄電手段７として用いているキャパシタは、蓄電量の低下による端子電圧の低下がバッテリよりも顕著であり、また、その蓄電量もバッテリより少ない。このため、キャパシタは、バッテリを用いる場合に比べて、端子電圧が低下する時間も短い。その結果、キャパシタは、バッテリよりも短時間で、放電器９による昇圧動作をもってしても必要な無負荷電圧を確保できなくなるまで蓄電量が低下する可能性がある。
【００８６】
そこで、図５を参照して、第３実施形態のエンジン駆動発電装置の構成を説明する。
第３実施形態のエンジン駆動発電装置は、図１に示した第１実施形態の構成に加えて、第１蓄電手段７に給電可能に接続された第２蓄電手段２１を更に備えている。第２蓄電手段２１には、第２蓄電手段用の充電器２２を介して、発電体２から充電のための電力が供給される。また、第２蓄電手段２１は、昇圧回路２３を介して、第１蓄電手段７に充電のための電力を給電する。
【００８７】
第２蓄電手段２１によって、第１蓄電手段７を満充電にするためには、第２蓄電手段２１から出力される直流出力の電圧を、第１蓄電手段７の端子電圧と同等以上にする必要がある。そのため、第３実施形態では、図５に示すように、第２蓄電手段２１の出力側に昇圧回路２３を設けて電圧調整を行う。昇圧回路２３を設けたことにより、第２蓄電手段２１の端子電圧は、第１蓄電手段７の端子電圧よりも小さいもので済む。このため、第２蓄電手段２１（バッテリ等）を構成する直列接続されたセルの数も少なくて済む。
【００８８】
なお、図５に示すように、充電器２２と第２蓄電手段２１との間、及び、昇圧回路２３と第１蓄電手段７との間に、それぞれ逆流防止ダイオード２４及び２４ａを配置するとよい。
ただし、充電器２２及び昇圧回路２３の内部において、電流の逆流を防止する構成が有る場合には、逆流防止ダイオード２４及び２４ａを設ける必要はない。
【００８９】
第３実施形態では、エンジン停止中に、第２蓄電手段２１から第１蓄電手段７に電力を供給する。これにより、第１蓄電手段７の端子電圧及び蓄電量を、待機状態における負荷への給電の初期においてエンジン１が始動してから、負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間に行う第１蓄電手段７から負荷への電力供給を行うことが可能な状態を維持することができる時間を長くすることができる。
【００９０】
これにより、負荷に電力を供給するための第１蓄電手段７における端子電圧及び蓄電量が、次の負荷の作業に必要な最低限の値に低下するまでの時間が長くなる。このため、エンジン１を始動させて行う補充電の回数を減らすことができる。その結果、エンジン１の燃費を改善し、またスタータ用バッテリ１３の蓄電量の低下を防ぐことができる。
【００９１】
また、負荷に電力を供給する第１蓄電手段７をキャパシタとし、かつ、このキャパシタを充電する第２蓄電手段２１をバッテリとすることが望ましい。バッテリは、キャパシタに比べて、蓄電量に対する端子電圧の変化が小さく、また、重量あたりの蓄積エネルギ（＝電力×時間）が大きい。このため、第１及び第２蓄電手段７及び２１の重量が互いに同じであれば、第２蓄電手段２１として「バッテリ」を設けずに、単純に第１蓄電手段７として用いている「キャパシタ」の容量を余分に大きめのものした場合と比べて、負荷の作業の開始時に必要な電圧と蓄電量を維持することができる時間を長くすることができる。
【００９２】
換言すれば、第１蓄電手段７として用いる「キャパシタ」の電圧及び蓄電量が低下するまでの時間が同じであるなら、第２蓄電手段２１として用いる「バッテリ」の重量は小さなものとすることができる。
【００９３】
次に、図６を参照して、第３実施形態のエンジン駆動発電装置の動作を説明する。
図６は、使用者がキースイッチ１８をＯＮに操作した後の待機状態における第１蓄電手段７の端子電圧の時間変化を示すグラフであり、図６の横軸は時間を表し、縦軸は第１蓄電手段７の端子電圧を表す。グラフ中の線IIIは、第１蓄電手段７の端子電圧の時間変化を示す。
なお、図６に示す動作では、負荷は使用されていない状態である。
【００９４】
使用者が一番初めに行う作業として、図６の時刻ｔ０にキースイッチ１８をＯＮにして、時刻ｔ１にエンジン１が始動した後、時刻ｔ２に第１蓄電手段７の充電を開始する。
【００９５】
図６の時刻ｔ３に第１蓄電手段７が満充電Ｖｆに達した後、負荷が稼動していない休止状態であるとき、エンジン１が稼動している間（つまり、時刻ｔ４において自動で速度がアイドル回転速度に調節され、更に時刻ｔ５においてエンジン１が停止するまでの間）、発電体２からの出力で制御手段１７、負荷供給電力調整用インバータ６１及びトランス６２に電力が供給される（区間Ａ）。このため、第１蓄電手段７の蓄電量は消費されず、第１蓄電手段７の端子電圧及び蓄電量は変化しない。
【００９６】
そして、休止状態が所定時間経過すると、エンジン１の回転速度が自動的に低速となり、更なる所定時間経過後に停止する。
【００９７】
図６の時刻ｔ５にエンジン１が自動で停止した後の待機状態においても、放電器９及び負荷供給電力調整用インバータ６１は継続して動作している。このため、制御手段１７、放電器９及び負荷供給電力調整用インバータ６１＋トランス６２において電力が消費されている。その結果、第１蓄電手段７に電力を供給しなければ、第１蓄電手段７の蓄電量が減少し、これに伴い、図６中に破線IVで示すように、端子電圧も減少する。
【００９８】
そこで、第３実施形態では、第１蓄電手段７に第２蓄電手段２１を接続している。その結果、第１蓄電手段７の端子電圧及び蓄電量が減少するたびに、第２蓄電手段２１から第１蓄電手段７に電力が供給される。このため、第２蓄電手段２１の蓄電量が残っている間は、図６に線IIIで示すように、第１蓄電手段７の端子電圧が最大の状態に保たれる（区間Ｂ）。
【００９９】
一方、待機時間が更に長くなって、図６の時刻ｔ６に第２蓄電手段２１の蓄電量も使い果たされた場合は、第２実施形態と同様に、第１蓄電手段７の端子電圧及び蓄電量は、放電器９及び負荷供給電力調整用インバータ６１＋トランス６２による電力消費によって減少する（区間Ｃ）。
【０１００】
そこで、第３実施形態においても、上述の第２実施形態と同様に、制御手段１７は、エンジン停止後に、端子電圧検出手段１０によって検出された第１蓄電手段７の端子電圧が基準端子電圧Ｖｍ以下の場合、エンジン１を再始動させるとともに、充電器８により、発電体２の出力を第１蓄電手段７に給電させる（時刻ｔ７）。
【０１０１】
さらに、図６の時刻ｔ８に、第１蓄電手段７が再び満充電Ｖｆに達すると、第１蓄電手段７の充電が停止する。負荷が稼動していない休止状態であるとき、エンジン１の回転速度は自動的にアイドル回転速度に調節される（時刻ｔ９）。そして、更に所定時間が経過した時刻ｔ１０に、エンジン１は停止する。
【０１０２】
次に、第２蓄電手段２１の充電について説明する。
第２蓄電手段２１は、エンジン１が稼働しているときに、発電体２からの出力で充電される。発電体２の交流出力によって、第２蓄電手段（バッテリ）（直流）２１を充電するためには、以下の構成が必要となる。
・第２蓄電手段（バッテリ）２１の充電に適した電圧に調節できるもの、
・発電体２の交流出力を直流に変換すること、
・過充電にならないように、必要に応じて、充電のための電力の供給を停止するか、もしくは、印加される電圧が過充電にならない範囲に制限できるものであること。
【０１０３】
このような充電動作を行わせるため、図５に示したように、第２蓄電手段２１と発電体２との間に第２蓄電手段用の充電器２２を設け、第２蓄電手段２１に充電のための電力を供給するようにしている。
【０１０４】
ここで、図７に、第２蓄電手段用の充電器２２の構成を示す。図７に示すように、充電器２２は、変圧器２２ａ、整流器２２ｂ、スイッチング素子２２ｃを備えている。そして、この変圧器２２ａで交流の状態で電圧を調整し、整流器２２ｂで直流に変換して、スイッチング素子２２ｃで電力供給の実行／停止を制御している。
なお、この構成における発電体２の巻線は、負荷に電力を供給する巻線であってもよいし、また、第２蓄電手段（バッテリ）２１を充電するために、別の巻線を設けてもよい。
【０１０５】
次に、図８を参照して、第３実施形態の第１変形例を説明する。図８は、第１変形例のエンジン駆動発電装置を示す要部ブロック回路図である。
図８に示すように、第１変形例のエンジン駆動発電装置では、第２蓄電手段２１は、昇圧回路を介さずに、第１蓄電手段７に接続されている。第２蓄電手段２１の端子電圧を第１蓄電手段７の端子電圧以上にするため、第２蓄電手段２１の端子電圧は、第２蓄電手段２１を構成する直列接続されたセルの数で調節される。
【０１０６】
次に、図９を参照して、第３実施形態の第２変形例を説明する。図９は、第２変形例のエンジン駆動発電装置を示す要部ブロック回路図である。
図９に示すように、第２変形例のエンジン駆動発電装置では、発電体用整流器３の出力側に、即ち直流電力母線部４から並列に電力線を設け、この電力線に充電器２２を設ける。この場合の充電器２２は、昇降圧チョッパ、又はトランスを用いたＤＣ−ＤＣコンバータで構成される。
【０１０７】
なお、充電器２２から第２蓄電手段２１に向かう方向に、逆流防止ダイオード２４を設けている。しかし、充電器２２の内部に逆流を防止する構成がある場合は、逆流防止ダイオード２４を設ける必要はない。
【０１０８】
次に、図１０を参照して、第３実施形態の第３変形例を説明する。図１０は、第３変形例のエンジン駆動発電装置を示す要部ブロック回路図である。
図１０に示すように、第３変形例のエンジン駆動発電装置では、第１蓄電手段用の充電器８の出力線から、並列に電力線を設けて、第１蓄電手段用の充電器８が、第２蓄電手段用の充電制御手段を兼ねている。この場合は、第１蓄電手段７及び第２蓄電手段２１に対して、個別に充電もしくは双方に充電する電力を供給する切替え用の構成・動作が必要となる。
【０１０９】
なお、充電器８から第２蓄電手段２１に向かう方向に、逆流防止ダイオード２４を設けている。しかし、充電器８の内部に逆流を防止する構成がある場合は、逆流防止ダイオード２４を設ける必要はない。
【０１１０】
また、図８、図９及び図１０に示したいずれの構成であっても、第３実施形態のエンジン駆動発電装置の作用、効果を奏することは可能である。すなわち、いずれの構成であっても、第１蓄電手段７に電力を供給することで、その端子電圧及び蓄電量が待機状態における負荷への給電の初期においてエンジン１が始動してから、負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間に行う第１蓄電手段７から負荷への電力供給を行うことが可能な状態を維持することができる時間を長くすることができる。図５、図８、図９及び図１０に示した各構成は、製品のサイズ、重量及びコストのような、エンジン駆動発電装置に要求される仕様を考慮して適宜選択すればよい。
【０１１１】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図１１に、第４実施形態のエンジン駆動発電装置のブロック回路図を示す。図１１に示すように、第４実施形態のエンジン駆動発電装置の構成は、図１に示した第１実施形態の構成と基本的に同じであるが、この構成から「負荷供給電力調整用インバータ６１」、「トランス６２」及び「トランス用整流器６３」が省略されている。
【０１１２】
本実施形態では、エンジン駆動溶接機としての溶接出力（溶接電流）の制御は、これらの省略された構成に代わって、「エンジン１の回転速度」又は「発電体２の回転子の界磁巻線の励磁電流」によって行われる。
【０１１３】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
図１２に、第５実施形態のエンジン駆動発電装置のブロック回路図を示す。
第５実施形態は、本発明のエンジン駆動発電装置を、交流電力で稼動する電気機器Ｚに、交流電力を供給する交流発電機に適用した例である。また、第５実施形態のエンジン駆動発電装置の構成は、図１に示した第１実施形態のものと基本的に同じであるが、この構成から「トランス６２」及び「トランス用整流器６３」が除かれ、代わりに、負荷供給電力調整用インバータ６１と出力端子６との間に、ノイズフィルタ６４が設けられている。ノイズフィルタ６４によって負荷供給電力調整用インバータ６１から高周波が除去され、出力端子６から正弦波の交流電圧が得られる。
【０１１４】
なお、交流発電機において、出力電圧の仕様ごとに専用の出力端子が設けられている場合は、図１に示した「溶接電流設定器１９」は必要ない。ただし、代わりに「出力周波数設定器」を設けてもよい。また、本実施形態では、出力端子６の出力電圧を検出する出力電圧検出手段６５が設けられている。交流発電機において、負荷（電気機器Ｚ）による作業が開始されたかどうかの判断は、第１、２、３、４実施形態のような溶接機の例と同じように、出力電流検出手段６０によって出力端子６に電流が流れていることを検出することで可能であり、また、負荷供給電力調整用インバータ６１の入力側に入力電流検出手段を設けて、入力電流を検出する構成としてもよい。
【０１１５】
本実施形態では、エンジン１が自動停止した後の待機状態において、第１蓄電手段７から負荷（交流電気機器Ｚ）への電力供給を可能とするための無負荷電圧を、負荷の使用電圧に維持する。例えば、国内の商用電源の仕様に合わせた負荷であれば、例えば１００Ｖ又は２００Ｖに維持するとよい。また、交流電力の周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚにするとよい。そして、この無負荷電圧及び周波数に応じて、エンジン１、発電体２、第１蓄電手段用の放電器９、インバータ６１の目標値が決定される。
また、負荷が稼動している間も、目標となる出力電圧が維持される。
【０１１６】
次に、本発明の第６実施形態を説明する。
図１３に、第６実施形態のエンジン駆動発電装置のブロック回路図を示す。
第６実施形態のエンジン駆動発電装置の構成は、図１に示した第１実施形態のものと基本的に同じであるが、第６実施形態では、発電体が電動機を兼ね、更にエンジン始動用インバータ３０および電力調整手段３０ａが設けられている。
【０１１７】
エンジン始動用インバータ３０の入力線は、第１蓄電手段７に接続されており、エンジン始動用インバータ３０と第１蓄電手段７との間には電力調整手段３０ａが接続されている。また、エンジン始動用インバータ３０の出力線は、発電体兼用電動機２ａに接続されている。また、エンジン始動用インバータ３０および電力調整手段３０ａの制御は、制御手段１７によって行われる。
【０１１８】
本実施形態では、エンジン１が自動停止した後の待機状態において、負荷での作業が開始されると、第１蓄電手段７から負荷への給電が開始される。制御手段１７は、これと同時に、エンジン始動用インバータ３０および電力調整手段３０ａにエンジン始動指令信号を送り、これらを動作させる。まず、電力調整手段３０ａにより第１蓄電手段７の直流出力の電圧もしくは電流の調整を行ない、エンジン始動用インバータ３０は、電力調整手段３０ａの直流出力を交流出力に変換し、これを発電体兼用電動機２ａに供給する。発電体兼用電動機２ａは電動機として稼働して、エンジン１を始動させる。
【０１１９】
これにより、エンジン１が自動停止した後、スタータ１２を使用せずに、エンジン１が再始動する。このため、スタータ１２及びスタータ用バッテリ１３の消耗を防止することができる。特に、スタータ１２とスタータ用バッテリ１３との間の導通／不導通の切替手段（スイッチ）１３ａは、その切替の頻度が多くなると、発熱により壊れやすくなる。このため、スタータ１２及びスタータ用バッテリ１３の使用頻度を下げて、これらの破損を防止することができる。
【０１２０】
なお、エンジン始動用インバータ３０と電力調整手段３０ａの間には、図１３に示すように、逆流防止ダイオード３０ｂを配置するとよい。ただし、エンジン始動用インバータ３０もしくは電力調整手段３０ａの内部において、電流の逆流を防止する構成がある場合には、逆流防止ダイオードを設ける必要はない。
【０１２１】
なお、本実施形態の「エンジン始動用インバータ３０」および「電力調整手段３０ａ」は、上述の第２実施形態および第３実施形態の構成に加えることもできる。その場合、第２、第３実施形態では、第１蓄電手段７の出力は負荷にのみ給電していたが、本実施形態では、負荷に給電を行うとともに、発電体兼用電動機２ａにも給電を行う必要がある。
ゆえに、本実施形態における基準端子電圧Ｖｍは、下記の（１−ｉ）、（１−ｉｉ）又は（２）の状態となる端子電圧を設定すればよい。
（１−ｉ）負荷の稼動を開始するのに必要な最低限の電圧を確保できていない状態。
（１−ｉｉ）エンジン１を始動させるために、発電体兼用電動機２ａを電動機として用いるときの、その稼動を開始するために必要な最低限の電圧を確保できていない状態。
（２）エンジン１が自動停止した後の待機状態において、「負荷の稼動が開始した後、
エンジン１が始動してから、負荷の稼動に必要な回転速度に到達するまでの間において行う負荷への電力供給に必要な蓄電量Ｑｚ」と「エンジン１が始動を完了するまでの間に発電体兼用電動機２ａを電動機として稼動させるために必要な蓄電量Ｑｇ」の両者を足した蓄電量（Ｑｚ＋Ｑｇ）が確保できていない状態。
【０１２２】
ここで、図４（ｂ）に、本実施形態における第１蓄電手段７の端子電圧と蓄電量の関係を示す。
例えば、上記（２）の蓄電量（Ｑｚ＋Ｑｇ）のときの第１蓄電手段７の端子電圧Ｖｚｇに対して、上記（１−ｉ）の「負荷の稼動を開始するのに必要な最低限の電圧」、および、上記（１−ｉｉ）の「発電体兼用電動機２ａの稼動を開始するのに必要な最低限の電圧」の両方ともが、図４（ｂ）に示すＶ１の状態、すなわちＶｚｇ＞Ｖ１の状態であるときは、Ｖｍ＝Ｖｚｇとすればよい。端子電圧Ｖ１のときの蓄電量Ｑ１は、Ｑｚ＋Ｑｇ＞Ｑ１となるため、Ｖｍ＝Ｖ１とすると、「両者を足した蓄電量Ｑｚ＋Ｑｇ」を確保できていない状態となるためである。
【０１２３】
一方、上記（１−ｉ）の「負荷の稼動を開始するのに必要な最低限の電圧」、もしくは、上記（１−ｉｉ）の「発電体兼用電動機２ａの稼動を開始するのに必要な最低限の電圧」の少なくともいずれか一方が、図４（ｂ）に示すＶ２の状態、すなわちＶ２＞Ｖｚｇの状態であるときは、Ｖｍ＝Ｖ２とすればよい。端子電圧Ｖ２のときの蓄電量Ｑ２は、Ｑ２＞Ｑｚ＋Ｑｇとなるため、Ｖｍ＝Ｖ２とすれば、「両者を足した蓄電量Ｑｚ＋Ｑｇ」も確保できる状態となるためである。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明のエンジン駆動発電装置は、溶接機及び電気機器の電源に利用して好適である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  エンジン
２  発電体
２ａ  発電体兼用電動機
３  整流器
４  直流電力母線部
５  平滑コンデンサ
６  出力端子
７  第１蓄電手段（キャパシタ）
８  充電器
９  放電器
１０  端子電圧検出手段
１１、１１ａ  逆流防止ダイオード
１２  スタータ
１３  スタータ用バッテリ
１３ａ  切替手段（スイッチ）
１４  ダイナモ
１５  エンジン回転速度検出手段
１６  降圧回路
１７  制御手段（コントローラ）
１８  キースイッチ
１９  溶接電流設定器
２１  第２蓄電手段（バッテリ）
２２  第２蓄電手段用充電器
２２ａ  第２蓄電手段用変圧器
２２ｂ  第２蓄電手段用整流器
２２ｃ  第２蓄電手段用スイッチング素子
２３  昇圧回路
２４、２４ａ  逆流防止ダイオード
３０  エンジン始動用インバータ
３０ａ  電力調整手段
３０ｂ  逆流防止ダイオード
６０  出力電流検出手段
６１  負荷供給電力調整用インバータ
６２  トランス
６３  トランス用整流器
６４  ノイズフィルタ
６５  出力電圧検出手段
【図１】
2013090356.tif 000003
【図２】
2013090356.tif 000004
【図３】
2013090356.tif 000005
【図４】
2013090356.tif 000006
【図５】
2013090356.tif 000007
【図６】
2013090356.tif 000008
【図７】
2013090356.tif 000009
【図８】
2013090356.tif 000010
【図９】
2013090356.tif 000011
【図１０】
2013090356.tif 000012
【図１１】
2013090356.tif 000013
【図１２】
2013090356.tif 000014
【図１３】
2013090356.tif 000015