JP5004528B2 - 出力自動開閉充電発電機

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本発明は、充電発電機の冷却空気圧によって発電機励磁回路及び出力回路を自動的に開閉するものである。

充電発電機の場合、交流発電機の励磁電流で出力電圧及び電流を制御し、交流を整流して出力するのが一般的である。
この場合、出力電圧・電流の制御が容易であるという特徴を持っている。

しかし、励磁電力が必要なことから発電機の回転が停止した場合、発電電力が発生せず、蓄電池から励磁電流が流れ放電されることになる。

充電用発電機が所定の回転数に達しない場合励磁電流を遮断するには二つの方法がある。

その一つは、回転子に遠心スイッチを設ける方法である。
この方法は歴史がありかつ現在も単相電動機の起動用蓄電池回路の開閉に使用されているが回転子にスイッチが取り付けているのでスリップリングが必要で機械的機構が複雑である。

もう一つの方法は、電子的に回転数を感知し自動的に励磁電流を遮断する方法で現在主流である。この感知回路は半導体なので数ミリアンペア以上の電流を消費するのが欠点である。

このように、発電機が停止した場合蓄電池の蓄電容量を消費してしまうという欠点がある。
さらに、出力回路が整流器を通して蓄電池に接続されているので数ミリアンペアの漏洩電流が発生し、数ヶ月で蓄電池容量の大部分を消費してしまうことになる。

充電用発電機停止中の励磁電流と整流回路の漏洩電流及び電圧電流制御用半導体の全ての消費電流をゼロにするために本発明装置を考案した。

発電機が停止中に励磁回路と充電回路を遮断する安価な制御装置を用いることを検討した結果、発電機本体の冷却空気圧を感知し、発電機の出力回路と励磁回路を開閉制御することにした。

発電機のほとんどは発電機本体に組み込まれている冷却ファンによる空冷方式をとっている。したがって、発電機が充分に発電できる回転数かどうかは発電機の冷却空気圧力を感知することによって可能である。

風圧センサは圧力の選択及び遅延時定数の選択も容易でその他の制御装置に比べ格段の低価格で信頼性も確保できる。
また、燃料槽搭載型内燃機関では燃料切れで機関停止のこともあり、機関停止時の放電防止に充電回路自動開閉装置は非常に有効である。

通常、蓄電池の充電には数時間以上掛かるときがあり、人間による連続監視は非常に困難であることから励磁回路及び主回路の自動開閉装置は蓄電池の放電防止に非常に有効な手段である。
特開２００５−２０４４８２号公報

解決しようとする問題点は、発電機の回転数が低下または停止した場合に充電発電機は発電電力を発生できず、励磁電流が蓄電池から供給され蓄電池が放電される点にある。

本発明は、充電用発電機の回転が所定の回転数以上になった時のみ充電用発電機出力と蓄電池を結合する機能を有し、励磁電流及び整流回路の漏洩電流の消費を自動的に防止することを最も主要な特徴とする。

本発明の充電発電機は、充電回路及び励磁回路を充電用発電機が出力できる回転数以上の回転数になったときのみ蓄電池に接続し、蓄電池の放電を防止するという利点があり、かつ物理的に感知するのでセンサの監視中の電力消費はゼロである。

充電発電機の冷却空気の圧力を風圧センサで感知し、電磁接触器により充電用発電機出力回路と充電用発電機励磁回路を蓄電池に自動的に開閉接続することにより無駄な励磁電流と整流回路の漏洩電流の防止という目的を、最小の部品点数と経費で実現した。

図１は、本発明装置の１実施例の制御回路図であって、１は原動機、２は充電用発電機、３は蓄電池、４は風圧センサ、５は電磁接触器である。

４風圧センサは充電用発電機の冷却空気圧を感知し、充電発電機がある一定回転数以上に達したとき閉信号を発し、ある一定回転数以下に降下すると開信号を発する。

４風圧センサの信号を受け５電磁接触器は開閉制御され、充電用発電機出力回路と励磁回路を蓄電池に自動的に接続する。

図２は、本発明装置の２実施例の制御回路図であって、１は原動機、２は充電用発電機、３は蓄電池、４は風圧センサ、５は電磁接触器である。

４風圧センサは充電用発電機を駆動する原動機が空冷式の場合原動機の冷却空気圧を感知し、原動機がある一定回転数以上に達したとき閉信号を発し、ある一定回転数以下に降下すると開信号を発する。

このような制御回路を採用したので、操作者が持ち場を離れていて原動機が燃料切れ等により機関が停止した場合でも自動的に充電用発電機の励磁回路を遮断しかつ充電用発電機の出力回路も遮断するので、蓄電池の無駄な電流を阻止でき、蓄電池の放電防止に効果がある。

原動機を蓄電池の電力で起動する形態がセルモーター始動であるが、１ヶ月以上運転しない機会が近年多発し、所謂バッテリー上がりを起こす。
これを防止するため、電力を消費しないセンサで充電回路を自動的に開閉することによりバッテリー上がりを防止できる。
したがって、本発明は一般車両にも応用できる。

充電発電機の制御回路の実施方法を示した説明図である。（実施例１）充電発電機の制御回路の実施方法を示した説明図である。（実施例２）

符号の説明

１原動機
２充電用発電機
３蓄電池
４風圧センサ
５電磁接触器

充電発電機の出力を、図１に開示されているように、電磁接触器５が風圧センサを介した整流子の出力で開閉制御される構成であること、そして、風圧センサが、電力を消費しないものであって、所定の回転数以下では整流器と蓄電池とを解列すべく電磁接触器を開動作させるものであることを特徴とする充電発電装置。