特許 6811135 発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6811135

(24)【登録日】2020年12月16日

(45)【発行日】2021年1月13日

(54)【発明の名称】発電機

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/00 20060101AFI20201228BHJP

【ＦＩ】

   H02P9/00 B

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-67851(P2017-67851)

(22)【出願日】2017年3月30日

(65)【公開番号】特開2018-170902(P2018-170902A)

(43)【公開日】2018年11月1日

【審査請求日】2019年11月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】509264132

【氏名又は名称】株式会社やまびこ

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】住川 泰志

【審査官】 佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１７２９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４５１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１５３７９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ９／００−９／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電体で発電された電力を出力する発電機であって、
前記発電体の発電体容量を示す発電体容量情報及び前記発電機の出力周波数情報を含む出力情報を取得する出力情報取得部と、
配電路に流れる電流を測定する電流計と、
前記配電路に設けられたブレーカーと、
前記出力情報に基づいて、前記配電路に流すことが可能な許容電流を算出し、前記電流計による測定電流が該許容電流を超えたとき、前記配電路が遮断されるように前記ブレーカーを制御する制御部とを備えている
ことを特徴とする発電機。

【請求項2】

請求項１記載の発電機において、
前記出力情報取得部は、前記出力周波数情報を測定により取得する周波数測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記発電体容量情報及び前記測定によって得られた出力周波数情報とを含む出力情報に基づいて、前記発電機の許容電流を算出する
ことを特徴とする発電機。

【請求項3】

請求項１または２に記載の発電機において、
前記出力情報取得部は、前記発電機の出力電圧情報を測定により取得する電圧測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記発電体容量情報、前記出力周波数情報及び前記出力電圧情報に基づいて、前記許容電流を算出する
ことを特徴とする発電機。

【請求項4】

請求項３記載の発電機において、
前記制御部は、前記電圧測定部による測定電圧の変化に応じて前記許容電流を変化させる
ことを特徴とする発電機。

【請求項5】

請求項１から４のうちいずれか１項に記載の発電機において、
前記制御部は、前記許容電流が所定の上限電流より大きい場合において、前記電流計で測定された測定電流が該上限電流を超えたときに前記配電路が遮断されるように前記ブレーカーを制御する
ことを特徴とする発電機。

【請求項6】

請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の発電機において、
前記電流計による測定電流が前記許容電流に対して所定の割合を超えたときに警告を発する警告手段を有する
ことを特徴とする発電機。

【請求項7】

発電体で発電された電力を出力する発電機であって、
前記発電体の発電体容量を示す発電体容量情報並びに前記発電機の出力周波数情報及び出力電圧情報を含む出力情報を取得する出力情報取得部と、
配電路に流れる電流を測定する電流計と、
前記配電路に設けられたブレーカーと、
前記出力情報に基づいて、前記発電機の定格出力を特定し、前記電流計で測定された測定電流および前記出力電圧情報に基づいて算出された測定出力が該定格出力を超えたとき、前記配電路が遮断されるように前記ブレーカーを制御する制御部とを備えている
ことを特徴とする発電機。

【請求項8】

請求項７記載の発電機において、
前記出力情報取得部は、前記出力周波数情報を測定により取得する周波数測定部と、前記出力電圧情報を測定により取得する電圧測定部とをさらに備え、
前記制御部は、前記発電体容量情報並びに前記測定によって得られた出力周波数情報及び出力電圧情報を含む出力情報に基づいて、前記発電機の定格出力を特定する
ことを特徴とする発電機。

【請求項9】

請求項７または８に記載の発電機において、
前記測定出力が前記定格出力に対して所定の割合を超えたときに警告を発する警告手段を有する
ことを特徴とする発電機。

【請求項10】

請求項３または８に記載の発電機において、
前記発電機は、複数の巻線の直並列を切り替えることにより出力電圧を切り替えることができるように構成され、
前記複数の巻線の中間ノードには、直並列を切り替える切替部が設けられ、
前記電圧測定部は、前記中間ノードの電圧値を測定し、当該中間ノードの電圧値と前記切替部の接続状態とに基づいて前記出力電圧情報を取得する
ことを特徴とする発電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電体で発電された電力を出力する発電機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、サーマルリレーで構成された電流検出回路に設定された電流値と、変流器からの入力電流値を比較し、変流器からの入力電流値が、上記設定された電流値を超えた時、電圧引きはずし装置を動作させるように構成された発電機が開示されている。

【0003】

このような発電機を異なる地域（例えば、異なる国）で使用可能にするためには、それぞれの地域における定格電圧及び定格周波数に応じた発電出力にする必要がある。また、発電機に設けられたブレーカーについて、電流値に応じた遮断特性にする必要がある。

【0004】

従来の発電機として、上記のような電流値に応じたブレーカーの遮断特性にすることや、負荷の変更等に応じて定格電圧と異なる電圧で使用することを目的として、発電機の筐体内にブレーカーの遮断のための電流調整用のつまみ(サーマルリレー)を設けたものがある。また、発電機に対して、出力電圧を調整するための電圧調整用のつまみを設け、その電圧調整用のつまみを調整することにより出力電圧（発電出力）を調整することができるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−１７２９１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の発電機は、設置地域の変更により定格電圧や定格周波数が変わったり、定格電圧と異なる電圧で使用したりするたびに、上記電圧調整用のつまみを調整する必要があるのに加えて、上記電流調整用のつまみを調整しなおす必要がある。したがって、調整作業が非常に面倒である。さらに、手作業による調整のため、作業者によって上記電流調整用のつまみの調整値に誤差が生じたり、設定漏れ・変更漏れが発生したりする場合がある。そうすると、適切なブレーカー遮断特性を得ることができない。具体的には、例えば、発電機が過電流状態や過負荷状態になってもブレーカーが遮断されなかったり、出力電流として流すことが可能な電流よりも低い電流でブレーカーが遮断されたりする。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、定格電圧や定格周波数が異なる地域であっても自動的に最適なブレーカー遮断特性が得られる発電機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１態様に係る発電機は、前記発電体の発電体容量を示す発電体容量情報及び前記発電機の出力周波数情報を含む出力情報を取得する出力情報取得部と、配電路に流れる出力電流を測定する電流計と、前記配電路に設けられたブレーカーと、前記出力情報に基づいて、前記出力電流として流すことが可能な許容電流を算出し、前記電流計で測定された測定電流が該許容電流を超えたとき、前記配電路が遮断されるように前記ブレーカーを制御する制御部とを備えている、ことを特徴とする。

【0009】

この構成によると、出力情報取得部によって取得された出力情報に基づいて算出された許容電流に基づいて、ブレーカーの遮断制御をするようにしている。このように取得された情報に基づいて許容電流を決めることにより、許容電流が変わるような環境になった場合にも、自動的に許容電流が算出されるので、最適なブレーカーの遮断特性を得ることができる。

【0010】

例えば、ブレーカーの遮断を、あらかじめ設定された固定値、例えば、発電機の定格出力に応じて定められた固定値に基づいて実行することも考えられる。しかしながら、前述のとおり、同じ定格出力の場合でも、地域による定格電圧の違いや、発電機に接続される負荷の違いによって許容電流が異なる場合がある。そのような場合には、前述のとおり、発電機が過電流状態や過負荷状態になってもブレーカーが遮断されなかったり、出力電流として流すことが可能な電流（許容電流）よりも低い電流でブレーカーが遮断したりすることがある。また、単一仕様の発電機を定格電圧や定格周波数の異なる地域で使用するために、サーマルリレーを用いてブレーカーを遮断する方法も考えられる。しかしながら、サーマルリレーを用いた場合においても、地域ごとに、サーマルリレーの遮断電流特性を調整する必要があるため、前述の調整作業に対する問題点が発生する。また、遮断電流特性の調整なしで使用をすることもできるが、上記の固定値を用いた場合と同様の問題がある。これに対し、本態様に係る技術ではそのようなことがない。

【0011】

前記出力情報取得部は、前記出力周波数情報を測定により取得する周波数測定部をさらに備え、前記制御部は、前記発電体容量情報及び前記測定によって得られた出力周波数情報とを含む出力情報に基づいて、前記発電機の許容電流を算出してもよい。

【0012】

前記出力情報取得部は、前記発電機の出力電圧情報を測定により取得する電圧測定部をさらに備え、前記制御部は、前記発電体容量情報、前記出力周波数情報及び前記出力電圧情報に基づいて、前記許容電流を算出してもよい。

【0013】

このように、測定によって取得された出力周波数情報及び出力電圧情報のうちの少なくとも一方に基づいて許容電流を算出することにより、接続先の環境にあわせた最適なブレーカーの遮断特性を得ることができる。

【0014】

前記制御部は、前記電圧測定部による測定電圧の変化に応じて前記許容電流を変化させてもよい。

【0015】

この構成によると、発電機を使用する過程において、例えば、負荷の電力消費状態が変わったり、接続される負荷自体が変わったりしたことにより、発電機の出力電圧が変わる場合においても、その出力電圧の変化に応じてブレーカーの遮断特性が変化するので、継続的に最適なブレーカーの遮断特性を得ることができる。

【0016】

前記制御部は、前記許容電流が所定の上限電流より大きい場合、前記電流計で測定された測定電流が該上限電流を超えたときに前記配電路が遮断されるように前記ブレーカーを制御してもよい。

【0017】

この構成によると、発電体の発熱に対する保護を強化することができる。

【0018】

前記電流計で測定された出力電流が前記許容電流に対して所定の割合を超えたときに警告を発する警告手段を有するようにしてもよい。

【0019】

これにより、使用者に対して使用状態に対する注意を促すことができる。また、例えば、現在の使用状態が、許容電流に対して余裕があるか否かを使用者が判断できるようにすることができる。

【0020】

本発明の第２態様に係る発電機は、前記発電体の発電体容量を示す発電体容量情報並びに前記発電機の出力周波数情報及び出力電圧情報を含む出力情報を取得する出力情報取得部と、配電路に流れる電流を測定する電流計と、前記配電路に設けられたブレーカーと、前記出力情報に基づいて、前記発電機の定格出力を特定し、前記電流計で測定された測定電流および前記出力電圧情報に基づいて算出された測定出力が該定格出力を超えたとき、前記配電路が遮断されるように前記ブレーカーを制御する制御部とを備えていることを特徴とする。

【0021】

この構成によると、第１態様と同様に、出力情報取得部によって取得された出力情報に基づいて、ブレーカーの遮断制御をするようにしている。これにより、例えば、発電機が異なる地域に移動される等して、定格出力が異なるような環境になった場合にも、自動的に定格出力が特定されるので、その定格出力に基づいた最適なブレーカーの遮断特性を得ることができる。

【0022】

前記出力情報取得部は、前記出力周波数情報を測定により取得する周波数測定部と、前記出力電圧情報を測定により取得する電圧測定部とをさらに備え、前記制御部は、前記発電体容量情報並びに前記測定によって得られた出力周波数情報及び出力電圧情報とを含む出力情報に基づいて、前記発電機の定格出力を特定してもよい。

【0023】

このように、測定によって取得された出力周波数情報及び出力電圧情報に基づいて定格出力を特定することにより、接続先の環境にあわせた最適なブレーカーの遮断特性を得ることができる。

【0024】

前記測定出力が前記定格出力に対して所定の割合を超えたときに警告を発する警告手段を有するようにしてもよい。

【0025】

この構成によると、使用者に対して使用状態に対する注意を促すことができる。また、例えば、現在の使用状態が、定格出力に対して余裕があるか否かを使用者が判断できるようにすることができる。

【0026】

前記発電機は、複数の巻線の直並列を切り替えることにより出力電圧を切り替えることができるように構成され、前記複数の巻線の中間ノードには、直並列を切り替える切替部が設けられ、前記電圧測定部は、前記中間ノードの電圧値を測定し、当該中間ノードの電圧値と前記切替部の接続状態とに基づいて前記出力電圧情報を取得するようにしてもよい。

【0027】

この構成によると、電圧測定部の測定対象となる電圧を下げることができるので、電圧測定部の耐圧を下げることができる。これにより、例えば、電圧測定部の構成を簡素化して低コスト化を図ったり、電圧測定部を小型化したりすることができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明によると、出力情報取得部によって取得された情報に基づいて自動的に許容電流が算出されるため、使用環境に応じた最適なブレーカーの遮断特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】実施形態に係る発電機の概略構成図である。

【図2】実施形態に係る発電機の概略構成図である。

【図3】出力情報と発電機の定格出力とを紐付けしたテーブルの一例を示す図である。

【図4】ブレーカーの遮断動作を示すフローチャートである。

【図5】定格出力及び上限電流の特定動作並びに許容電流の算出動作を示すフローチャートである。

【図6】ブレーカーの遮断特性を示す図である。

【図7】電流検出回路の出力特性の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0031】

＜発電機の構成＞
図１及び図２は実施形態に係る発電機１の概略構成を示す図である。本実施形態に係る発電機１は、第１電圧Ｖ１（例えば、４００Ｖ級）の三相交流出力と、第２電圧Ｖ２（例えば、２００Ｖ級）の三相交流出力とを切り替えて、三相の出力端子Ｒ，Ｓ，Ｔに供給することができるように構成されている。図１及び図２に示すように、発電機１は、発電体としての三相巻線２（例えば、電機子巻線）と、三相巻線２の出力切替を行うための出力切替手段３と、過電流検出基板４と、表示部とを備えている。発電機１には、さらに、作業者等が出力電圧を調整するための電圧設定部としての電圧調整用のつまみ（図示省略）を含んでいる。電圧調整用のつまみは、例えば、ダイヤルスイッチ等で構成され、このダイヤルスイッチを調整することにより、発電機１に所望の出力電圧を出力させることができるようになっている。例えば、発電機１の設置される地域が異なる場合には、この電圧調整用のつまみによる調整が必要になる場合がある。また、負荷や配線等によって発電機１の出力電圧が下がるような場合があり、そのような場合にも電圧調整用のつまみによる出力電圧の変更が行われる。

【0032】

過電流検出基板４は、三相巻線２からの出力情報を取得する出力情報取得部５と、発電機の各種機能を制御する制御部６とを備えている。さらに、三相巻線２と三相の出力端子Ｒ，Ｓ，Ｔとの間を接続する、配電路としての各相の配電線には、それぞれ、ブレーカー７及び電流計としてのＣＴ（Current Transformer）センサ８が取り付けられている。また、三相巻線２の各相は、分離された第１及び第２巻線２１，２２からなり、第１及び第２巻線２１，２２のそれぞれの発生電圧が等しくなるように構成されている。出力切替手段３は、例えば、端子台、カムスイッチ、マグネチックスイッチ等で実現することができる。

【0033】

ここで、図１は第１電圧Ｖ１が出力されるように、すなわち第１巻線２１と第２巻線２２とが直列接続されるように、三相巻線２と出力切替手段３の端子とを接続した例（以下、直列接続構成という）を示しており、図２は第２電圧Ｖ２が出力されるように、すなわち第１巻線２１と第２巻線２２とが並列接続されるように、三相巻線２と出力切替手段３の端子とを接続した例（以下、並列接続構成という）を示している。

【0034】

−直列接続構成−
図１に示す直列接続構成では、中性点Ｏと三相の出力端子Ｒ，Ｓ，Ｔとの間に、各相の第１巻線２１と第２巻線２２とが直列接続された構成を有する。具体的には、各相の第１巻線２１は、一端が出力切替手段３の共通の中性点端子ＴＯに、他端が出力切替手段３の対応する相の中継端子ＴＲ，ＴＳ，ＴＴに接続されている。また、各相の第２巻線２２は、一端がそれぞれ対応する相の中継端子ＴＲ，ＴＳ，ＴＴに、他端がブレーカー７の一方の端子に接続されている。そして、ブレーカー７の他方の端子は、それぞれ出力端子Ｒ，Ｓ，Ｔに接続されている。なお、図面を見やすくする観点から、中性点Ｏの出力切替手段３の中性点端子ＴＯへの接続についての図示を省略しており、図２についても同様である。また、図面及び本実施形態の説明において、Ｒ相に対応する中継端子をＴＲと記載し、同様に、Ｓ相、Ｔ相に対応する中継端子をＴＳ，ＴＴと記載する。

【0035】

出力情報取得部５は、電圧測定部５１と、周波数測定部５２と、設定部５３とを備えている。電圧測定部５１及び周波数測定部５２は、中継端子ＴＲ，ＴＴに接続されている。

【0036】

電圧測定部５１は、出力電圧情報を取得するためのものであり、（１）発電機１が何Ｖ級の発電機１かを判定する機能（配線Ｎｖ１参照）と、（２）電圧値を測定する電圧計としての機能（配線Ｎｖ２参照）と、を有している。すなわち、出力電圧情報には、（１）発電機１のクラス情報（例えば、何Ｖ級の発電機１かを示す情報）と、（２）発電機１の出力電圧の測定値（測定電圧）の情報とが含まれる。

【0037】

まず、（１）発電機１のクラス情報の取得について説明する。図１では、２００Ｖ級と４００Ｖ級との切り替えができる発電機１を示しており、電圧測定部５１は、中継端子ＴＲ，ＴＴの間の電圧の有無によって、発電機が２００Ｖ級と４００Ｖ級とのどちらで運転しているかを判定することができるようになっている。具体的には、直列接続構成では、出力切替手段３を介して第１巻線２１と第２巻線２２とを接続するようにしているので、中継端子ＴＲ，ＴＴの間に電圧が発生する。一方で、並列接続構成では、中継端子ＴＲ，ＴＴには、第１巻線２１及び第２巻線２２ともに接続されておらず、中継端子ＴＲ，ＴＴの間に電圧が発生しない。

【0038】

次に、（２）発電機１の測定電圧の取得について説明する。図１では、電圧計として用いる配線Ｎｖ２は、中継端子ＴＲ，ＴＴに接続されている。すなわち、電圧測定部５１は、中継端子ＴＲ，ＴＴ間の電圧を測定する。そして、電圧測定部５１は、中継端子ＴＲ，ＴＴ間の電圧値と、発電機１のクラス情報とに基づいて、発電機１の出力電圧を算出により求める。なお、この算出により得られた電圧値を、発電機１の測定電圧と呼ぶものとする。例えば、図１に示す直列接続構成（４００Ｖ級）の場合、中継端子ＴＲ，ＴＴは第１巻線２１と第２巻線２２の中間に接続されているため、電圧測定部５１で測定された電圧値を２倍して発電機１の測定電圧とし、その値を定格出力特定部６１に出力する。このような測定方法を用いることにより、電圧計の耐圧を下げることができ、電圧計の小型化、低コスト化をすることができる。なお、定格出力特定部６１が、電圧測定部５１から発電機１のクラス情報と、中継端子ＴＲ，ＴＴ間の電圧測定値のみを受け、それらの情報に基づいて発電機１の測定電圧を算出するようにしてもよい。

【0039】

周波数測定部５２は、中継端子ＴＲ，ＴＴからの入力電圧に基づいて、発電機１の出力周波数を測定する。発電機１の出力周波数は、地域による違いがあるものの、一般的には、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。したがって、周波数測定部５２は、発電機１の周波数情報として、例えば、発電機が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのどちらの周波数で駆動されているのかを判定する。なお、発電機１がエンジン式を用いたものである場合、周波数を回転数に換算して測定（判定）するようにしてもよい。また、上記の出力周波数として測定されたものを、発電機１の測定周波数と呼ぶものとする。

【0040】

なお、電圧測定部５１及び周波数測定部５２への入力電圧は、ＴＲ，ＴＴ間の電圧に限定されない。例えば、電圧測定部５１及び周波数測定部５２のうちの少なくとも一方に入力する入力電圧は、ＴＲ，ＴＴ間の電圧に代えて、ＴＲ，ＴＳ間の電圧またはＴＳ，ＴＴ間の電圧であってもよい。また、例えば、電圧測定部５１が、ＴＲ，ＴＳ，ＴＴ間の線間電圧を全てモニタするようにしてもよいし、ＴＲ，ＴＳ，ＴＴ間の各線間電圧を平均して測定電圧としてもよい。また、中性点Ｏと各相の相電圧を測定電圧として使用してもよい。周波数測定部５２により測定位置、測定方法についても同様である。

【0041】

設定部５３は、発電機１の種別を設定することができるように構成されている。発電機１の種別とは、例えば、三相巻線２の容量（以下、発電体容量という）の大きさによって分かれた機種であり、発電機１が製造された時点で特定される。出力情報取得部５では、設定部５３に設定された発電機１の種別から発電体容量に関する発電体容量情報を取得する。設定部５３は、使用者による入力操作ができるように構成されていてもよく、例えば、スイッチ等で構成されている。このような構成にすることで、発電体容量の異なる発電機１に対して、同一の過電流検出基板４を適用することができる。

【0042】

図３では、設定部５３としての２つのＯＮ／ＯＦＦ式の設定スイッチ（例えば、ディップスイッチ）により、発電体容量の異なる４つの機種に対して同一の過電流検出基板４を適用できるようにした例を示している。例えば、図３において、設定部５３が両方“ＯＦＦ”に設定された場合、発電体容量情報として、定格出力２０／２５[ｋＶＡ]の発電機１であることが特定できる。なお、設定部５３は、例えば過電流検出基板４が特定の定格出力の発電機専用である場合、なくてもかまわない。また、発電体容量情報をあらかじめ工場出荷時等に制御部６の記憶部６３に記憶させるようにして、設定部５３をなくしてもよい。

【0043】

制御部６は、過電流状態や過負荷状態の発生の有無を監視する。そして、所定の過電流状態及び所定の過負荷状態のうちの少なくとも一方を満たした場合に、警告の報知を行ったり、遮断制御信号ＣＳ１を出力してブレーカー７を遮断させたりする機能を有する。具体的に、制御部６は、定格出力特定部６１と、許容電流の算出等の各種演算を行う演算部６２と、図３に示すようなテーブルＴＢ等が記憶された記憶部６３と、比較部６４と、表示制御部６５とを備えている。制御部６は、例えば、内蔵または外付けのメモリを有するマイコンで実現することができる。なお、本実施形態では、説明の便宜上、制御部６を上記のようにブロック分けしているが、制御部６の構成は、これに限定されない。例えば、制御部６として同じような機能を実現できるように構成されていればよく、各ブロックの機能を統合し、または、図１とは異なる機能毎に分類してもかまわない。

【0044】

定格出力特定部６１は、出力情報取得部５で取得された出力情報に基づいて定格出力を特定する機能を有する。例えば、出力情報取得部５から設定部５３で設定された設定値及び周波数測定部５２で測定された測定周波数と、電圧測定部５１で判定されたクラス情報及び記憶部６３のテーブルＴＢとを照合し、発電機１の定格出力を特定する。具体的に、例えば、図３において設定部が両方“ＯＦＦ”に設定され、周波数が５０［Ｈｚ］で、クラス情報が４００Ｖ級の場合、定格出力特定部６１は、定格出力が２０［ｋＶＡ］の発電機１であり、上限電流は、Ｉｍ２１［Ａ］であると特定される。

【0045】

演算部６２は、定格出力特定部６１で特定された定格出力と、電圧測定部５１で測定された測定電圧とに基づいて許容電流の算出を行う。

【0046】

比較部６４は、所定の基準値と、ＣＴセンサ８で検知された測定電流及び「測定電流×測定電圧×√３」で算出された測定出力のうちの少なくとも一方とを比較する。そして、その比較結果に応じて、表示制御部６５を介して警告表示部７２（例えば、警告灯７２）を表示させたり、遮断制御信号ＣＳ１を出力してブレーカー７を遮断させたりする。７１は測定電圧を表示する機能を有する電圧表示部であり、７３は選択された相の電流を表示する機能を有する電流表示部である。なお、表示部は、具体的な電圧値を表示するものであってもよいし、クラス（２００Ｖ級／４００Ｖ級）に応じて異なる態様で点灯／消灯する表示灯のようなものであってもよい。

【0047】

−並列接続構成−
次に、図２に示す並列接続構成について具体的に説明する。なお、並列接続構成と、図１の直列接続構成とは、基本的な構成が同様であるため、ここでは、構成の異なる点を中心に説明し、同一または類似の構成については説明を省略する場合がある。

【0048】

並列接続構成では、三相巻線２は、中性点Ｏと三相の出力端子Ｒ，Ｓ，Ｔとの間に、第１巻線２１と第２巻線２２とが並列接続された構成を有する。具体的には、各相の第１及び第２巻線２１，２２は、一端が出力切替手段３の共通の中性点端子ＴＯに、他端がそれぞれ対応する相の出力端子Ｒ，Ｓ，Ｔと接続された配電路としての配電線に、接続されている。なお、並列接続構成では、中継端子ＴＲ，ＴＴには、第１巻線２１及び第２巻線２２ともに接続されていない。

【0049】

図２の構成では、電圧測定部５１は、上記「（２）発電機の出力電圧値の取得」について、Ｒ相及びＴ相に接続されたブレーカー７の三相巻線２側の端子間の電圧を測定するように構成されている。また、上記「（１）発電機のクラス情報の取得」は、図１と同じような構成で実現されており、中継端子ＴＲ，ＴＴの間に電圧が発生しない。したがって、電圧測定部５１は、ブレーカー７の三相巻線２側の端子間で測定された電圧を、発電機１の測定電圧として定格出力特定部６１に出力する。

【0050】

＜発電機のブレーカー遮断動作＞
次に、発電機１が過電流状態や過負荷状態になった場合におけるブレーカー７の遮断動作について、図４及び図５を用いて詳細に説明する。ここで、発電機の出力電圧は、電圧設定部により、所望の出力電圧に調整されているものとする。具体的には、例えば、発電機１の設置される地域に応じた定格電圧に調整されているものとする。

【0051】

まず、ステップＳ１において、制御部６は、出力情報取得部５で取得された出力情報に基づいて、定格出力及び上限電流の特定とともに、許容電流を算出する。

【0052】

−定格出力及び上限電流の特定、許容電流の算出−
以下、定格出力及び上限電流の特定、許容電流の算出について、図５を用いて具体的に説明する。

【0053】

まず、ステップＳ１１において、出力情報取得部５は、設定部５３に設定された発電体容量情報を取得する。具体的には、設定部５３に設定された設定値を読み出す。また、ステップＳ１２において、周波数測定部５２から測定周波数を取得する。

【0054】

ステップＳ１３において、定格出力特定部６１は、受信した設定部５３の設定値（発電体容量情報）及び測定周波数に基づいて、定格出力を特定する。例えば、設定部５３が両方“ＯＦＦ”で周波数情報が５０Ｈｚの場合、定格出力は２０［ｋＶＡ］である。

【0055】

次に、定格出力特定部６１は、ステップＳ１４において電圧測定部５１で取得された発電機１のクラス情報及び上記ステップＳ１３で特定された定格出力を用いて、テーブルＴＢを参照し、上限電流を特定する。例えば、定格出力が２０［ｋＶＡ］かつ発電機１が４００Ｖ級の場合、定格出力特定部６１は、上限電流がＩｍ２１［Ａ］であると特定する。また、演算部６２は、電圧測定部５１から発電機１の測定電圧を取得し、測定電圧と定格出力とに基づいて、発電機１の出力電流として許容可能な許容電流を算出する。許容電流は、例えば、図６の太線で示すような直線近似の式を記憶部６３に記憶しておくことで算出することができる。なお、演算部６２は、発電機１の動作中、上記演算を繰り返しており、許容電流は、測定電圧の変化に応じて所定の期間毎またはリアルタイムに更新される。具体的には、図６に示すように、測定電圧が４１５［Ｖ］のとき、許容電流はＩｍ２１ａ［Ａ］に設定される。同様に、測定電圧が４００［Ｖ］のとき、許容電流はＩｍ２１ｂ［Ａ］に設定され、測定電圧が３８０［Ｖ］のとき、許容電流はＩｍ２１［Ａ］に設定される。また、測定電圧が３８０［Ｖ］以下になった場合においても、許容電流は上限電流Ｉｍ２１［Ａ］以上には設定されないようになっている。

【0056】

図４に戻り、ステップＳ２において、比較部６４は、ＣＴセンサ８の電流値を取得する。ＣＴセンサ８の電流値は、例えば、保護必要性の高さの観点から、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちで一番大きな電流値を採用する。ただし、各相の電流をすべてモニタするようにしてもよいし、各相の電流を平均して測定値としてもかまわない。その後、ステップＳ３において、比較部６４は、ＣＴセンサ８で測定された測定電流が、定格出力特定部６１により特定された上限電流に対して、所定の割合Ｉｔ１を超えていないかどうかを判定する。そして、所定の割合を超えている場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ４において警告灯（警告表示部）７２を点灯させ、フローはステップＳ５に進む。所定の割合を超えていない場合（ステップＳ３でＮＯ）、そのままフローはステップＳ５に進む。なお、割合Ｉｔ１は、例えば、１未満の数値であり、警告灯７２の点灯により、測定電流値が上限電流に近づいていることを使用者に知らせることを主な目的としている。なお、本開示に係る技術は、サーマルリレーのように、電流と温度に依存するような判断手法ではないため、より正確に警告のための判断や、電流遮断に係る判断ができるという特徴がある。

【0057】

なお、ステップＳ３において測定電流が上限電流に対して、所定の割合Ｉｔ１を超えていないかどうかを判定した後に、または、ステップＳ３に代えて、定格出力と測定出力とに基づく警告判定をするようにしてもよい。具体的には、例えば、測定出力（測定電流×測定電圧×√３）が、ステップＳ１３で特定された定格出力に対して、所定の割合Ｐｔｘを超えている場合に、警告灯７２を点灯させるようにしてもよい。

【0058】

次に、ステップＳ５において、比較部６４は、ＣＴセンサ８で測定された測定電流が、上限電流に対して、所定の割合Ｉｔ２（Ｉｔ２＞Ｉｔ１）を超えていないかどうかを判定する。そして、所定の割合を超えている場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、比較部６４は遮断制御信号ＣＳ１を出力して、ブレーカー７を遮断させる（Ｓ６）。一方で、所定の割合Ｉｔ２を超えていない場合（ステップＳ５でＮＯ）、フローはＳ７に進む。なお、ステップＳ６において、比較部６４は、測定電流が上限電流に対して所定の割合Ｉｔ２を超えた瞬間にブレーカー７を遮断してもよいし、超えた割合（負荷率）に応じた時間の経過後に、ブレーカー７を遮断するようにしてもよい。以下に説明するステップＳ７からステップＳ６に遷移してブレーカー７を遮断する場合においても同様である。

【0059】

ステップＳ７において、比較部６４は、測定出力が、ステップＳ１３で特定された定格出力に対して、所定の割合Ｐｔ（Ｐｔ＞Ｐｔｘ）を超えていないかどうかを判定する。そして、所定の割合Ｐｔを超えている場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、比較部６４は遮断制御信号ＣＳ１を出力して、ブレーカー７を遮断させる（Ｓ６）。一方で、所定の割合Ｐｔを超えていない場合（ステップＳ７でＮＯ）、フローはＳ１に戻る。

【0060】

以上のように本実施形態によると、定格電圧及び定格周波数が異なる地域であっても、出力情報取得部５によって取得された出力情報に基づいて、出力電流として流すことが可能な許容電流を算出、または、定格出力を特定することができ、それらの値に基づいてブレーカーを遮断することができる。これにより、本実施形態に係る発電機１は、各地域の定格電圧や定格周波数に応じて適切な遮断特性を自動で設定することができる。さらに、測定電圧が変化するような環境においても、適切な遮断特性を自動で設定することができる。

【0061】

例えば、ブレーカー７の遮断をあらかじめ設定された固定値（例えば、固定電流値）に基づいて実行することも考えられる。しかし、固定電流値の場合、負荷の定格電圧が異なれば出力が異なる場合がある。また、負荷の変動によって出力電圧が変わる場合もある。このような場合に、上記のように固定値に基づいてブレーカーを遮断すると、過負荷状態になったり、許容電流より低い電流でブレーカーが落ちたりする場合があるが、本実施形態に係る技術ではそのようなことを防ぐことができる。

【0062】

また、発電機の出力周波数情報や、発電機のクラス情報を測定によって特定できるようにしているので、使用者の利便性を向上することができるとともに、設定ミスや設定の漏れを防止することができる。

【0063】

また、前述のとおり、単一仕様の発電機を定格電圧や定格周波数の異なる地域で使用するために、サーマルリレーを用いてブレーカーを遮断する方法が考えられる。この場合、発電機を使用する地域における定格電圧及び定格周波数に応じて、サーマルリレーの遮断電流を調整する必要がある。さらに、使用者等が負荷に応じて出力電圧を調整したりして、発電機１の出力が変わる場合には、サーマルリレーの遮断電流を調整する必要がある。

【0064】

これに対し、本実施形態に係る発電機１は、出力情報取得部５で取得された出力情報に基づいて出力電流として流すことが可能な許容電流を算出し、許容電流に基づいてブレーカー７を遮断するようにしているので、サーマルリレーを用いる必要がなく、その遮断電流を調整する必要もない。このようにサーマルリレーを用いる必要がないため、ブレーカー遮断に対する内部素子温度や筐体温度の影響を排除することができる。例えば、サーマルリレーは、運転初期において内部素子が冷たい場合に遮断時間が遅れるいわゆるコールドスタートの状態となり、通電状態が継続すると遮断時間が早まるいわゆるホットスタートの状態となるが、本実施形態の発電機はそのようなことがない。さらに、ＣＴセンサを小型化することができるとともに、ＣＴセンサの全測定レンジを使用できるようになる（図７の実線参照）。具体的に、サーマルリレーを使用する場合、サーマルリレーの型式適用範囲に応じた電流をＣＴセンサから得る必要がある。そうすると、例えば、図７に示すように、使用可能なＣＴセンサの測定レンジが、サーマルリレーの型式によって制限される。さらに、サーマルリレー内部のヒーター素子や電流計の駆動をＣＴセンサが負担するため、大きな定格負担が必要となりＣＴが大型化する。これに対し、本実施形態の発電機はそのようなことがない。

【0065】

さらに、本実施形態では、図４にも示すように、測定電流と上限電流との対比をした後に、測定出力と定格出力との対比をするようにしている。このように、（１）まずは、電流同士を対比することにより、発電機１が過電流状態になっていないかどうかを判断することで、三相巻線２（発電体）の熱的な保護を図る、（２）次いで、出力同士を比較することにより、発電機１が過負荷状態になっていないかどうかの判断をする、というように段階的に判断している。これにより、発電機１をしっかりと保護することができるようになる。具体的には、測定出力と定格出力との対比において、「測定電流×測定電圧×√３」の式に基づいてブレーカーの遮断を判断する場合、測定電圧が小さいほど許容電流が大きくなる。そこで、上記のような上限電流を設定することにより、発電体が過度に加熱することを防止することができる。例えば、発電機１で水中ポンプ（図示省略）を駆動するような場合に、ポンプの起動時に出力電圧が下がる場合があり、このような場合に特に有効である。

【0066】

以上、本発明の好ましい実施形態及びその変形例について説明したが、本開示に係る技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え等を行った実施形態にも適用が可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。

【0067】

＜その他の実施形態＞
例えば、上記実施形態において、出力周波数情報は、周波数測定部５２の測定により取得するものとしたが、これに限定されない。例えば、設定部にディップスイッチ等の周波数設定部（図示省略）を設けてもよい。この場合、定格出力特定部６１は、周波数測定部５２で測定された測定周波数に代えて、周波数設定部の設定値を取得し、定格出力を特定する。

【0068】

また、出力電圧情報は、電圧測定部の測定により取得するものとしたが、これに限定されない。例えば、電圧設定部の設定値を取得するようにしてもよい。具体的には、演算部６２は、電圧測定部５１で測定された測定電圧に代えて、電圧設定部の設定値を取得し、この設定値と、定格出力特定部６１で特定された定格出力とに基づいて上限電流の特定及び許容電流を算出する。また、定格電圧のみの出力等、固定値出力にのみ対応した発電機の場合、出力電圧情報としてその固定値を用いることができる。ただし、測定電圧を用いることにより、前述のとおり、より実際の使用環境に応じた最適な動作を実現することができるメリットがある。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本発明は、定格電圧及び定格周波数が異なる地域であっても自動的に最適なブレーカー遮断特性が得られる発電機を提供することができるので、極めて有用である。

【符号の説明】

【0070】

１ 発電機
２ 三相巻線（発電体）
５ 出力情報取得部
６ 制御部
７ ブレーカー
８ ＣＴセンサ（電流計）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】