汎用エンジン
【課題】重く嵩張る容量の大きなバッテリなしでもエンジンをスタータにより始動できるとともに稼働時の負荷エネルギーにも対応できて小形化・軽量化を可能にする。
【解決手段】スタータ２と、スタータ２に接続された燃料電池５と、スタータ２と燃料電池５との間に接続された継電器４と、継電器４ＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路７と、発電機３の出力回路８に接続された電圧検出回路１０とを有し、発電機３の出力回路８に電圧が生じていないエンジン始動時に継電器４をＯＮ作動させて燃料電池５によりスタータを駆動し、エンジン１が始動して発電機３の出力回路８に電圧が生じたときに継電器４をＯＦＦ作動させて燃料電池５とスタータ２との接続を遮断する。
【解決手段】スタータ２と、スタータ２に接続された燃料電池５と、スタータ２と燃料電池５との間に接続された継電器４と、継電器４ＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路７と、発電機３の出力回路８に接続された電圧検出回路１０とを有し、発電機３の出力回路８に電圧が生じていないエンジン始動時に継電器４をＯＮ作動させて燃料電池５によりスタータを駆動し、エンジン１が始動して発電機３の出力回路８に電圧が生じたときに継電器４をＯＦＦ作動させて燃料電池５とスタータ２との接続を遮断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、発電機、草刈機、農耕機、スノーモビルなどに幅広く用いられている汎用エンジン、殊に、バッテリレス式の汎用エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汎用エンジンは、例えば、発電機、草刈機、農耕機、スノーモビルなどに幅広く用いられており、軽量化、康価化などを図る目的で、バッテリにより駆動するスタータを使用するものに代わって、所謂、リコイル型といわれる手動で始動するとともに、始動後はエンジンにより駆動する発電機により電力を得てエンジンの回転を維持するタイプのものが増加している。
【０００３】
リコイル型の汎用エンジンはスタータ（セルモータ）を始動させるための容量の大きなバッテリを使用しないことから取り扱いが容易であるという利点を有しているが、反面、冬場における低温時には始動し難いという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば実開平４−４２２４２号公報や特開平５−３２１７９８号公報、特開２００５−３０２５０号公報に提示されているように、主電源である発電機にコンデンサからなる蓄電手段やニッケルカドミウム電池などのバックアップ電源を備えたリコイル型エンジンが提示されている。
【０００５】
ところが、前記公報に提示されているような従来のリコイル型エンジンにおいて、エンジン始動時や低回転時など発電機の出力が不足した際の電力を補うものであり、スタータを使用して容易に始動させるには、容量の大きなバッテリを使用しなければならず、エンジンシステムの大型化・重量増加を招き、ひいては搭載機の大型化・重量増加に繋がって、加速性能や燃費の悪化等の不都合を招いていた。
【０００６】
そのため、特に小形化・軽量化の要請の強い小排気量の汎用エンジンにおいて、重く嵩張る容量の大きなバッテリを搭載しなくてもスタータによるエンジン始動に必要な電力を供給できるとともに通常運転時に生じる負荷エネルギーに対応できる手段の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平４−４２２４２号公報
【特許文献２】特開平５−３２１７９８号公報
【特許文献３】特開２００５−３０２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、重く嵩張る容量の大きなバッテリなしでもエンジンをスタータにより始動できるとともに稼働時の電気的な負荷エネルギーにも対応できて小形化・軽量化を可能な汎用エンジンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明は、エンジン駆動中は必要とする電力を発電機で供給するバッテリーレス式の汎用エンジンであって、スタータと、前記スタータに接続された燃料電池と、前記スタータと燃料電池との間に接続された継電器と、前記発電機の出力回路に接続された電圧検出回路と、前記電圧検出回路により検出された出力回路の電圧により継電器をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路とを有し、発電機の出力回路に電圧が生じていないエンジン始動時に前記継電器をＯＮ作動させて燃料電池によりスタータを駆動し、エンジンが始動して
発電機の出力回路に電圧が生じたときに前記継電器をＯＦＦ作動させて燃料電池とスタータとの接続を遮断することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明において、前記燃料電池と発電機の出力回路との間に前記発電機の出力回路に接続された電圧検出回路と前記制御装置とによりＯＮ／ＯＦＦ制御される第２の継電器を有する場合には、始動後のエンジン運転時における電気的な負荷による電力不足を補うこともできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、大型で重量のあるバッテリーを搭載しなくてもエンジン始動時に必要な電力を供給することができる小型化・軽量の汎用エンジンを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態を示す電気系統についてのブロック配置図。
【図２】図１の実施の形態についてのエンジン始動時における動作説明図。
【図３】本発明の異なる実施の形態を示す電気系統についてのブロック配置図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明における汎用エンジンの電気系統についてのブロック配置図を示すものであり、エンジン本体１はバッテリーレス式であり、エンジン１にはスタータ（セルモータ）２と発電機（ジェネレータ）３が付設されており、前記スタータ２には継電器（リレー）４を介して燃料電池５が接続されている。
【００１５】
この燃料電池５は、例えばエンジン１のガソリンなどの燃料を用いて改質することにより取り出した水素（Ｈ２）の還元反応により発電しながら（酸素Ｏ２）を生成し、燃料電池内で空気を用いて水にする従来知られているものであり、殊に、エンジン１に用いる燃料を用いることにより、燃料電池５用の燃料を別途に用意することがなく、きわめて簡易に燃料電池を起動させることができる。また、前記発電機３は、従来周知のものであり整流器を有して直流電流を得られるものである。
【００１６】
殊に、本実施の形態では、基本的に燃料電池５はエンジン１の始動時にスタータ２を稼働させるだけの電気容量を有するものであれば足り、例えば、６〜１４Ｖ、１０〜１００ｍＡの範囲内で、使用するエンジンの大きさに適合したものを選択して用いればよく、小型のものでよく、汎用エンジン全体の小型・軽量化を図れる。
【００１７】
また、前記燃料電池５とエンジン１のイグニッションスイッチ６の始動端子６１が接続されており、更に、イグニッションスイッチ６の始動側の出力端子６２が前記継電器４に接続された制御回路７が接続されている。
【００１８】
前記制御回路７は、イグニッションスイッチ６の運転を側の端子６３，６３を介して前記発電機３に接続されてエンジン１の点火などの負荷９に電力を供給する出力回路８に接続されている。
【００１９】
さらに、前記制御回路７には前記出力回路８の電圧を検出するための電圧検出回路１０が接続されている。
【００２０】
次に、図２に示した動作説明図を参照して本実施の形態の動作について説明する。
【００２１】
まず、エンジン１の始動前はイグニッションスイッチ６の始動スイッチおよび運転スイッチ（図示せず）がＯＦＦ状態であるとともに継電器４もＯＦＦ状態であることから、燃料電池５の電流はイグニッションスイッチ６の始動端子６１と継電器４の入力側端子４１とで停止状態にある。
【００２２】
そして、操作者がイグニッションスイッチ６の始動スイッチをＯＮ作動させると、始動端子６１から入力した燃料電池５から電流がイグニッションスイッチ６の始動側の出力端子６２を介して制御回路７に制御電源を供給する。このとき、イグニッションスイッチ６の運転側の端子６３，６３間に接続される運転スイッチも同時にＯＮ状態となり、発電機３と負荷９とを接続する出力回路８も接続状態となるが、エンジン１が回転していないので発電が行われず出力回路８の電位はゼロである。
【００２３】
従って、電圧検出回路１０が出力回路８のゼロ電位を検出して検出信号を制御回路７に送信し、制御回路７が出力回路８のゼロ電位を確認して継電器４をＯＮ作動させることになり、燃料電池５によりセルモータ２が回転してエンジン１が始動する。
【００２４】
エンジン１が始動すると発電機３が発電を開始して出力回路８を介して負荷９にエンジンの運転維持に必要な電力を供給するようになる。同時に出力回路８に接続されている電圧検出回路１０により出力回路８を流れる電流の電圧が予め定めたエンジン１の運転に必要な電位を超えると、その検出信号を制御回路７に送信し、制御回路７が継電器４をＯＦＦ作動させることにより燃料電池５とスタータ２とを切断して燃料電池５によるスタータの駆動が停止される。
【００２５】
同時に、エンジン１が回転すると操作者がイグニッションスイッチ６の始動スイッチをＯＦＦ作動させることにより、燃料電池５からの制御回路７への電流の供給も切断され、燃料電池５はきわめて短時間だけ使用することにより少ない消費電力により運用することができ、燃料電池５の寿命も長くなる。
【００２６】
そして、エンジン１を停止させるには従来と同様に、イグニッションスイッチ６の運転スイッチをＯＦＦ作動させると、発電機３と出力回路８との接続が切断されて発電機３からの電流が負荷９に流れなくなるのでエンジン１が停止して始動前の状態に復帰する。
【００２７】
以上、述べたように、本発明によりエンジンシステムについてバッテリーなしでもエンジンを始動できるようになり、小形化・軽量化を可能なものとした。
【００２８】
図３は本発明の異なる実施の形態を示すものであり、特に、前記燃料電池５と発電機３の出力回路８との間に第２の継電器１１を有する点が異なり、第２の継電器１１は発電機３の出力回路８に接続された電圧検出回路１０と前記制御装置とによりＯＮ／ＯＦＦ制御される。尚、他の部分の構成並びに始動時における動作に関しては、前記図１に示した実施の形態とほぼ同様であることから、これらの部分についての詳細な説明は省略する。
【００２９】
本実施の形態における第２の継電器１１は出力回路８に接続された電圧検出回路１０が予め定めた所定の電圧範囲にあるときにだけＯＮ作動する。即ち、前記第２の継電器１１は、エンジン１が始動して発電機３から出力回路８に電力が供給されてエンジン１が運転されている状態で、負荷９に必要な出力回路８の電圧よりも所定量だけ低電圧であることを電圧検出回路１０が検出したときにＯＮ作動して燃料電池５から出力回路８へ電流を供給して負荷９により低下した電圧を上昇させて始動後のエンジン運転時における負荷による電力不足を補い、前記電圧検出回路１０が負荷９に必要な電圧であることを検出したときにＯＦＦ作動して燃料電池５からの供給が必要なくなったとき、或いは必要のないときには燃料電池５からの出力回路への電力の供給を停止して燃料電池５を必要な短期間だけ使用することにして長寿命かを図ることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１ エンジン、２ スタータ、３ 発電機、４ 継電器、５ 燃料電池、６ イグニッションスイッチ、７ 制御回路、８ 出力回路、９ 負荷、１０ 電圧検出回路、１１ 第２の継電器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、発電機、草刈機、農耕機、スノーモビルなどに幅広く用いられている汎用エンジン、殊に、バッテリレス式の汎用エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汎用エンジンは、例えば、発電機、草刈機、農耕機、スノーモビルなどに幅広く用いられており、軽量化、康価化などを図る目的で、バッテリにより駆動するスタータを使用するものに代わって、所謂、リコイル型といわれる手動で始動するとともに、始動後はエンジンにより駆動する発電機により電力を得てエンジンの回転を維持するタイプのものが増加している。
【０００３】
リコイル型の汎用エンジンはスタータ（セルモータ）を始動させるための容量の大きなバッテリを使用しないことから取り扱いが容易であるという利点を有しているが、反面、冬場における低温時には始動し難いという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば実開平４−４２２４２号公報や特開平５−３２１７９８号公報、特開２００５−３０２５０号公報に提示されているように、主電源である発電機にコンデンサからなる蓄電手段やニッケルカドミウム電池などのバックアップ電源を備えたリコイル型エンジンが提示されている。
【０００５】
ところが、前記公報に提示されているような従来のリコイル型エンジンにおいて、エンジン始動時や低回転時など発電機の出力が不足した際の電力を補うものであり、スタータを使用して容易に始動させるには、容量の大きなバッテリを使用しなければならず、エンジンシステムの大型化・重量増加を招き、ひいては搭載機の大型化・重量増加に繋がって、加速性能や燃費の悪化等の不都合を招いていた。
【０００６】
そのため、特に小形化・軽量化の要請の強い小排気量の汎用エンジンにおいて、重く嵩張る容量の大きなバッテリを搭載しなくてもスタータによるエンジン始動に必要な電力を供給できるとともに通常運転時に生じる負荷エネルギーに対応できる手段の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平４−４２２４２号公報
【特許文献２】特開平５−３２１７９８号公報
【特許文献３】特開２００５−３０２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、重く嵩張る容量の大きなバッテリなしでもエンジンをスタータにより始動できるとともに稼働時の電気的な負荷エネルギーにも対応できて小形化・軽量化を可能な汎用エンジンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明は、エンジン駆動中は必要とする電力を発電機で供給するバッテリーレス式の汎用エンジンであって、スタータと、前記スタータに接続された燃料電池と、前記スタータと燃料電池との間に接続された継電器と、前記発電機の出力回路に接続された電圧検出回路と、前記電圧検出回路により検出された出力回路の電圧により継電器をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路とを有し、発電機の出力回路に電圧が生じていないエンジン始動時に前記継電器をＯＮ作動させて燃料電池によりスタータを駆動し、エンジンが始動して
発電機の出力回路に電圧が生じたときに前記継電器をＯＦＦ作動させて燃料電池とスタータとの接続を遮断することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明において、前記燃料電池と発電機の出力回路との間に前記発電機の出力回路に接続された電圧検出回路と前記制御装置とによりＯＮ／ＯＦＦ制御される第２の継電器を有する場合には、始動後のエンジン運転時における電気的な負荷による電力不足を補うこともできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、大型で重量のあるバッテリーを搭載しなくてもエンジン始動時に必要な電力を供給することができる小型化・軽量の汎用エンジンを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態を示す電気系統についてのブロック配置図。
【図２】図１の実施の形態についてのエンジン始動時における動作説明図。
【図３】本発明の異なる実施の形態を示す電気系統についてのブロック配置図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明における汎用エンジンの電気系統についてのブロック配置図を示すものであり、エンジン本体１はバッテリーレス式であり、エンジン１にはスタータ（セルモータ）２と発電機（ジェネレータ）３が付設されており、前記スタータ２には継電器（リレー）４を介して燃料電池５が接続されている。
【００１５】
この燃料電池５は、例えばエンジン１のガソリンなどの燃料を用いて改質することにより取り出した水素（Ｈ２）の還元反応により発電しながら（酸素Ｏ２）を生成し、燃料電池内で空気を用いて水にする従来知られているものであり、殊に、エンジン１に用いる燃料を用いることにより、燃料電池５用の燃料を別途に用意することがなく、きわめて簡易に燃料電池を起動させることができる。また、前記発電機３は、従来周知のものであり整流器を有して直流電流を得られるものである。
【００１６】
殊に、本実施の形態では、基本的に燃料電池５はエンジン１の始動時にスタータ２を稼働させるだけの電気容量を有するものであれば足り、例えば、６〜１４Ｖ、１０〜１００ｍＡの範囲内で、使用するエンジンの大きさに適合したものを選択して用いればよく、小型のものでよく、汎用エンジン全体の小型・軽量化を図れる。
【００１７】
また、前記燃料電池５とエンジン１のイグニッションスイッチ６の始動端子６１が接続されており、更に、イグニッションスイッチ６の始動側の出力端子６２が前記継電器４に接続された制御回路７が接続されている。
【００１８】
前記制御回路７は、イグニッションスイッチ６の運転を側の端子６３，６３を介して前記発電機３に接続されてエンジン１の点火などの負荷９に電力を供給する出力回路８に接続されている。
【００１９】
さらに、前記制御回路７には前記出力回路８の電圧を検出するための電圧検出回路１０が接続されている。
【００２０】
次に、図２に示した動作説明図を参照して本実施の形態の動作について説明する。
【００２１】
まず、エンジン１の始動前はイグニッションスイッチ６の始動スイッチおよび運転スイッチ（図示せず）がＯＦＦ状態であるとともに継電器４もＯＦＦ状態であることから、燃料電池５の電流はイグニッションスイッチ６の始動端子６１と継電器４の入力側端子４１とで停止状態にある。
【００２２】
そして、操作者がイグニッションスイッチ６の始動スイッチをＯＮ作動させると、始動端子６１から入力した燃料電池５から電流がイグニッションスイッチ６の始動側の出力端子６２を介して制御回路７に制御電源を供給する。このとき、イグニッションスイッチ６の運転側の端子６３，６３間に接続される運転スイッチも同時にＯＮ状態となり、発電機３と負荷９とを接続する出力回路８も接続状態となるが、エンジン１が回転していないので発電が行われず出力回路８の電位はゼロである。
【００２３】
従って、電圧検出回路１０が出力回路８のゼロ電位を検出して検出信号を制御回路７に送信し、制御回路７が出力回路８のゼロ電位を確認して継電器４をＯＮ作動させることになり、燃料電池５によりセルモータ２が回転してエンジン１が始動する。
【００２４】
エンジン１が始動すると発電機３が発電を開始して出力回路８を介して負荷９にエンジンの運転維持に必要な電力を供給するようになる。同時に出力回路８に接続されている電圧検出回路１０により出力回路８を流れる電流の電圧が予め定めたエンジン１の運転に必要な電位を超えると、その検出信号を制御回路７に送信し、制御回路７が継電器４をＯＦＦ作動させることにより燃料電池５とスタータ２とを切断して燃料電池５によるスタータの駆動が停止される。
【００２５】
同時に、エンジン１が回転すると操作者がイグニッションスイッチ６の始動スイッチをＯＦＦ作動させることにより、燃料電池５からの制御回路７への電流の供給も切断され、燃料電池５はきわめて短時間だけ使用することにより少ない消費電力により運用することができ、燃料電池５の寿命も長くなる。
【００２６】
そして、エンジン１を停止させるには従来と同様に、イグニッションスイッチ６の運転スイッチをＯＦＦ作動させると、発電機３と出力回路８との接続が切断されて発電機３からの電流が負荷９に流れなくなるのでエンジン１が停止して始動前の状態に復帰する。
【００２７】
以上、述べたように、本発明によりエンジンシステムについてバッテリーなしでもエンジンを始動できるようになり、小形化・軽量化を可能なものとした。
【００２８】
図３は本発明の異なる実施の形態を示すものであり、特に、前記燃料電池５と発電機３の出力回路８との間に第２の継電器１１を有する点が異なり、第２の継電器１１は発電機３の出力回路８に接続された電圧検出回路１０と前記制御装置とによりＯＮ／ＯＦＦ制御される。尚、他の部分の構成並びに始動時における動作に関しては、前記図１に示した実施の形態とほぼ同様であることから、これらの部分についての詳細な説明は省略する。
【００２９】
本実施の形態における第２の継電器１１は出力回路８に接続された電圧検出回路１０が予め定めた所定の電圧範囲にあるときにだけＯＮ作動する。即ち、前記第２の継電器１１は、エンジン１が始動して発電機３から出力回路８に電力が供給されてエンジン１が運転されている状態で、負荷９に必要な出力回路８の電圧よりも所定量だけ低電圧であることを電圧検出回路１０が検出したときにＯＮ作動して燃料電池５から出力回路８へ電流を供給して負荷９により低下した電圧を上昇させて始動後のエンジン運転時における負荷による電力不足を補い、前記電圧検出回路１０が負荷９に必要な電圧であることを検出したときにＯＦＦ作動して燃料電池５からの供給が必要なくなったとき、或いは必要のないときには燃料電池５からの出力回路への電力の供給を停止して燃料電池５を必要な短期間だけ使用することにして長寿命かを図ることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１ エンジン、２ スタータ、３ 発電機、４ 継電器、５ 燃料電池、６ イグニッションスイッチ、７ 制御回路、８ 出力回路、９ 負荷、１０ 電圧検出回路、１１ 第２の継電器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン駆動中は必要とする電力を発電機で供給するバッテリーレス式の汎用エンジンであって、スタータと、前記スタータに接続された燃料電池と、前記スタータと燃料電池との間に接続された継電器と、前記発電機の出力回路に接続された電圧検出回路と、前記電圧検出回路により検出された出力回路の電圧により継電器をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路とを有し、発電機の出力回路に電圧が生じていないエンジン始動時に前記継電器をＯＮ作動させて燃料電池によりスタータを駆動し、エンジンが始動して発電機の出力回路に電圧が生じたときに前記継電器をＯＦＦ作動させて燃料電池とスタータとの接続を遮断することを特徴とする汎用エンジン。
【請求項２】
前記燃料電池と発電機の出力回路との間に前記発電機の出力回路に接続された電圧検出回路と前記制御装置とによりＯＮ／ＯＦＦ制御される第２の継電器を有することを特徴とする請求項１記載の汎用エンジン。
【請求項１】
エンジン駆動中は必要とする電力を発電機で供給するバッテリーレス式の汎用エンジンであって、スタータと、前記スタータに接続された燃料電池と、前記スタータと燃料電池との間に接続された継電器と、前記発電機の出力回路に接続された電圧検出回路と、前記電圧検出回路により検出された出力回路の電圧により継電器をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路とを有し、発電機の出力回路に電圧が生じていないエンジン始動時に前記継電器をＯＮ作動させて燃料電池によりスタータを駆動し、エンジンが始動して発電機の出力回路に電圧が生じたときに前記継電器をＯＦＦ作動させて燃料電池とスタータとの接続を遮断することを特徴とする汎用エンジン。
【請求項２】
前記燃料電池と発電機の出力回路との間に前記発電機の出力回路に接続された電圧検出回路と前記制御装置とによりＯＮ／ＯＦＦ制御される第２の継電器を有することを特徴とする請求項１記載の汎用エンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１６８９４６（Ｐ２０１０−１６８９４６Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７９０（Ｐ２００９−１０７９０）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００１５３１２２）株式会社ニッキ (296)
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００１５３１２２）株式会社ニッキ (296)
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