(57)【要約】【課題】  商用電源の電圧降下が生じた場合でも、商用電源側への電力の逆流を阻止する発電システムを提供する。【解決手段】  外部から引き込まれる商用電源の電圧を検知する電圧検知部と、商用電源が定格電圧値のときに発電部の出力電力を上回る電力を消費可能な主余剰電力消費部と、電力消費を補助する副余剰電力消費部とを備え、発電部は、商用電源に接続されて出力電圧およびその位相を商用電源に一致させつつ出力電流を所定の定格電流値に制御する定電流発電を行う構成とされ、電圧検知部による商用電源の検知電圧が予め設定された閾値未満に低下したときは、主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制的に接続する発電システム。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部と熱源を有する熱供給部とを有し、発電部の発電電力を電気機器へ供給すると共に、発電によって生じた排熱および熱供給部で発生させた熱を熱利用端末に供給する発電システムにおいて、
外部から引き込まれる商用電源の電圧を検知する電圧検知部と、前記商用電源が定格電圧値のときに前記発電部の出力電力を上回る電力を消費可能な主余剰電力消費部と、当該主余剰電力消費部の電力消費を補助する副余剰電力消費部とを備え、
前記発電部は、前記商用電源に接続されて出力電圧およびその位相を商用電源に一致させつつ出力電流を所定の定格電流値に制御する定電流発電を行う構成とされ、
前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が予め設定された閾値未満に低下したときは、前記主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制的に接続することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記主余剰電力消費部の接続負荷値が予め設定された負荷閾値以上であり、且つ、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が前記閾値未満に低下したときは、前記主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制的に接続することを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記商用電源の消費電力を計測する電力計測部を更に備え、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が前記閾値未満に低下し、且つ、前記主余剰電力消費部の全負荷を接続したときの前記電力計測部の計測値が負値となったときは、前記主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制的に接続することを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項４】
前記副余剰電力消費部は、個別に断続可能な複数の負荷を備えて構成され、前記主余剰電力消費部の接続負荷値または前記電圧検知部で検知される商用電源の電圧値の少なくともいずれかの値に応じて、複数の負荷が段階的に接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項５】
発電部と熱源を有する熱供給部とを有し、発電部の発電電力を電気機器へ供給すると共に、発電によって生じた排熱および熱供給部で発生させた熱を熱利用端末に供給する発電システムにおいて、
外部から引き込まれる商用電源の電圧を検知する電圧検知部と、前記商用電源が定格電圧値のときに前記発電部の出力電力を上回る電力を消費可能な余剰電力消費部を備え、
前記発電部は、前記商用電源に接続されて出力電圧およびその位相を商用電源に一致させつつ出力電流を所定の定格電流値を上限として制御可能な構成とされ、
前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が予め設定された閾値未満に低下したときは、前記発電部の出力電流を定格電流値から所定の制限電流値まで強制的に低減させることを特徴とする発電システム。
【請求項６】
前記商用電源の消費電力を計測する電力計測部を更に備え、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が前記閾値未満に低下し、且つ、前記余剰電力消費部の全負荷を接続したときの前記電力計測部の計測値が負値となったときは、前記発電部の出力電流を前記定格電流値から前記制限電流値まで強制的に低減させることを特徴とする請求項５に記載の発電システム。
【請求項７】
前記発電部は、出力電流を連続的または段階的に制御可能な構成とされ、前記電圧検知部で検知される商用電源の電圧値に応じて、出力電流を連続的または段階的に調節制御することを特徴とする請求項５または６に記載の発電システム。
【請求項８】
前記主余剰電力消費部または前記余剰電力消費部の電力消費に伴って生じる熱エネルギーを前記熱供給部に還元可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電システムに係り、更に詳しくは、システムの発電電力が商用電源側へ流出する逆流現象を阻止するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電装置に給湯装置を併設し、発電装置の発電電力を電気機器へ供給すると共に、給湯装置に接続された熱利用端末へ供給される熱源の一部を、発電に伴って生じる排熱で賄う発電システムが開発されている。
【０００３】
このようなシステムは、ガスエンジンやガスタービン、ディーゼルエンジンなどの原動機によって発電機を駆動して発電を行い、原動機で生じた排熱を利用する原動機式のものや、水素と酸素を化学的に反応させて発電を行い、その反応熱を排熱として利用する燃料電池式のものが開発されている。
【０００４】
このようなシステムでは、発電装置の出力が商用電源に直接的に接続され、出力電圧は商用電源の電圧に追従するように制御されて、電気機器の消費電力を発電装置から供給しつつ不足分を商用電源で賄う運転が行われる。このため、電気機器の消費電力が減少すると発電装置の発電電力が過剰となり、余剰電力が商用電源側へ逆流して弊害が生じる。
そこで、商用電源側への電力の逆流による弊害を抑えるべく、逆流の最大許容時間を３５０ｍＳに規定して単独運転を防止するなど、種々の技術基準が策定されている。
【０００５】
ところで、商用電源側への電力の逆流を防止する技術として、特許文献１に商用電源に接続される電気機器の負荷調整方法が開示されている。
特許文献１に開示された負荷調整方法は、予め電力消費調整機器を設定し、電気機器の総消費電力が発電装置の発電電力を下回る場合に、電力消費調整機器の一部または全部を強制運転することによって発電電力を上回る電力を消費させて逆流を阻止するものである。特許文献１に開示された負荷調整方法を採用することにより、商用電源側への電力の逆流を効果的に阻止することが可能である。
【特許文献１】特開２００３−１５３４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、商用電源側への電力の逆流は、特許文献１に開示されたような負荷変動によってのみならず、商用電源の電圧降下によっても発生する。
ここで、商用電源が電圧降下を来すと、電気機器への通電電流は電圧降下に略比例して減少し、消費電力は電圧降下の自乗に略比例して減少する。例えば、定格電圧（１００Ｖ）において６００Ｗの電力を消費する電気機器においては、電圧が５０Ｖに低下すると通電電流は半分の３Ａとなり、消費電力は１／４の１５０Ｗまで減少する。
【０００７】
このため、定格電圧では商用電源側への電力の逆流が生じていなくとも、電圧降下に伴って電気機器による総消費電力が低下して逆流が発生するという問題があった。
則ち、商用電源側への電力の逆流は、特許文献１に記載されたような負荷変動に際してのみならず、負荷が一定であっても、商用電源の電圧降下によって引き起こされることとなり、有効な対策が望まれていた。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みて提案されるもので、商用電源の電圧降下が生じた場合でも発電電力の商用電源側への逆流を効果的に阻止する発電システム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】
【０００９】
前記目的を達成するために提案される請求項１に記載の発明は、発電部と熱源を有する熱供給部とを有し、発電部の発電電力を電気機器へ供給すると共に、発電によって生じた排熱および熱供給部で発生させた熱を熱利用端末に供給する発電システムにおいて、外部から引き込まれる商用電源の電圧を検知する電圧検知部と、前記商用電源が定格電圧値のときに前記発電部の出力電力を上回る電力を消費可能な主余剰電力消費部と、当該主余剰電力消費部の電力消費を補助する副余剰電力消費部とを備え、前記発電部は、前記商用電源に接続されて出力電圧およびその位相を商用電源に一致させつつ出力電流を所定の定格電流値に制御する定電流発電を行う構成とされ、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が予め設定された閾値未満に低下したときは、前記主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制的に接続する構成とされている。
【００１０】
本発明によれば、発電部は、その出力電圧および位相が商用電源に追従し、その出力電流は所定の定格電流値に定電流制御される。
従って、商用電源の電圧降下に伴って主余剰電力消費部の消費電流が発電部の出力電流と一致するときの商用電源の電圧を容易に算出することができる。
【００１１】
例えば、発電部の出力電流を５Ａとし、定格電圧（１００Ｖ）において主余剰電力消費部が６００Ｗ負荷である場合、商用電源が略８３Ｖまで低下すると、主余剰電力消費部の消費電流が５Ａまで低下して発電部の出力電流と一致する。
従って、商用電源が略８３Ｖ未満に低下すると、発電部の出力電力（出力電流）を主余剰電力消費部で消費しきれない状態に陥ることが分かる。
【００１２】
本発明によれば、このようにして予め算出した電圧値を閾値として設定し、電圧検知部による商用電源の検知電圧が当該閾値未満に低下すると、主余剰電力消費部の全負荷に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制的に接続する。
則ち、本発明によれば、商用電源の検知電圧が閾値以上のときは、発電部の出力電力を主余剰電力消費部のみで消費可能である状態と判別して主余剰電力消費部のみを接続制御する。しかし、商用電源の検知電圧が閾値未満に低下したときは、主余剰電力消費部だけでは発電部の出力電力を消費しきれない虞がある状態と判別して副余剰電力消費部を強制的に接続する制御を行う。
【００１３】
これにより、瞬間的あるいは長時間に渡る商用電源の電圧降下が発生し、発電部の出力電力を主余剰電力消費部だけでは消費しきれない状態となっても、消費しきれない電力を副余剰電力消費部で消費させて発電部の出力電力を消費し尽くすことができ、発電部の発電電力が商用電源側へ逆流することが阻止される。
【００１４】
本発明において、副余剰電力消費部は、電力を消費するためだけの専用の負荷で形成しても良く、また、熱供給部に含まれる負荷や装置であって他の目的に用いられるものを流用する構成としても良い。熱供給部の負荷や装置を流用することにより、副余剰電力消費部専用の負荷が不要となり、商用電源の突発的な電圧降下に伴う電力の逆流を効果的に阻止しつつ省コスト化を図ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発電システムにおいて、前記主余剰電力消費部の接続負荷値が予め設定された負荷閾値以上であり、且つ、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が前記閾値未満に低下したときは、前記主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制的に接続する構成とされている。
【００１６】
ここで、例えば、発電部の出力電流を５Ａ、主余剰電力消費部の定格電圧における最大消費電力を６００Ｗとし、システム稼働中に３００Ｗの電気機器が運転される場合について考察する。この場合、仮に商用電源が９０Ｖまで降下しても、主余剰電力消費部の負荷を３００Ｗだけ接続すれば電気機器と主余剰電力消費部の双方で５．４Ａの電流を消費可能である。また、商用電源が７０Ｖまで低下しても、主余剰電力消費部の負荷を５００Ｗに増加すれば、電気機器と合わせて５．６Ａの電流を消費することができる。更に、商用電源が６０Ｖまで低下しても、主余剰電力消費部の負荷を６００Ｗに増加すれば、電気機器と合わせて５．４Ａの電流を消費可能である。
【００１７】
ところが、前記請求項１に記載の発明は、商用電源の電圧が閾値未満に低下すると主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として接続する。このため、電気機器の電力消費量が高く、主余剰電力消費部の負荷を増加させて逆流を阻止可能な場合であっても副余剰電力消費部が接続されることとなり、電力の逆流は阻止されるものの無駄な電力消費が増大する。
【００１８】
本発明によれば、主余剰電力消費部の負荷が負荷閾値以上のとき、則ち、主余剰電力消費部の増加接続可能な負荷に余裕がなく、且つ、商用電源の電圧が閾値未満に低下したときに限って、副余剰電力消費部を接続する。
言い換えれば、主余剰電力消費部の負荷が負荷閾値未満で増加接続可能な負荷に余裕があるときは、商用電源が閾値未満に低下しても、副余剰電力消費部の接続を行わずに、消費電力の低下分を主余剰電力消費部の負荷接続の増加によって補償する。これにより、副余剰電力消費部による無駄な電力の消費を削減される。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発電システムにおいて、前記商用電源の消費電力を計測する電力計測部を更に備え、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が前記閾値未満に低下し、且つ、前記主余剰電力消費部の全負荷を接続したときの前記電力計測部の計測値が負値となったときは、前記主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制的に接続する構成とされている。
【００２０】
ここで、商用電源の消費電力が正値のときは商用電源から発電システム側へ電力が供給される非逆流状態である。また、商用電源の消費電力が負値のときはシステムから商用電源側へ電力が流出する逆流状態である。
従って、商用電源の消費電力を計測する電力計測部は、消費電力を計測する機能に加えて、その消費電力の符号が商用電源側への電力の逆流の有無を示す逆流検知センサの機能を備える。
【００２１】
本発明によれば、前記請求項１の構成に電力計測部を追加することにより、発電部の出力電力を主余剰電力消費部だけでは消費しきれない虞があり、且つ、主余剰電力消費部を接続しても電気機器の消費電力が低いために商用電源側への電力の逆流が発生する場合に限って、主余剰電力消費部に加えて副余剰電力消費部を負荷として強制接続する。
【００２２】
言い換えれば、主余剰電力消費部だけでは発電部の出力電力を消費しきれない虞がある場合でも、電気機器の消費電力が高く商用電源側への電力の逆流が生じていない場合は、副余剰電力消費部は接続されない。従って、商用電源側への電力の逆流が生じていない場合の副余剰電力消費部による無駄な電力消費を回避することができ、商用電源側への電力の逆流を阻止しつつ商用電源の電力消費を削減することが可能となる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電システムにおいて、前記副余剰電力消費部は、個別に断続可能な複数の負荷を備えて構成され、前記主余剰電力消費部の接続負荷値または前記電圧検知部で検知される商用電源の電圧値の少なくともいずれかの値に応じて、複数の負荷が段階的に接続される構成とされている。
【００２４】
前記したように、商用電源が電圧降下を来すと、主余剰電力消費部だけでは発電部の出力電力を消費しきれない虞が生じる。しかし、発電部の出力電力を消費しきるべく消費電力の大きい副余剰電力消費部を一度に接続すると、商用電源側への電力の逆流は阻止されるものの無駄な電力消費が増大する。
【００２５】
本発明によれば、主余剰電力消費部の接続負荷値または商用電源の電圧値の少なくともいずれかの値に応じて、副余剰電力消費部の負荷を段階的に接続する。これにより、消費電力の大きい副余剰電力消費部を一度に断続する構成に比べて、無駄な電力消費を削減しつつ商用電源側への電力の逆流を阻止することができる。特に、電圧降下が長時間に渡る場合はエネルギー効率が大幅に改善される。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、発電部と熱源を有する熱供給部とを有し、発電部の発電電力を電気機器へ供給すると共に、発電によって生じた排熱および熱供給部で発生させた熱を熱利用端末に供給する発電システムにおいて、外部から引き込まれる商用電源の電圧を検知する電圧検知部と、前記商用電源が定格電圧値のときに前記発電部の出力電力を上回る電力を消費可能な余剰電力消費部を備え、前記発電部は、前記商用電源に接続されて出力電圧およびその位相を商用電源に一致させつつ出力電流を所定の定格電流値を上限として制御可能な構成とされ、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が予め設定された閾値未満に低下したときは、前記発電部の出力電流を定格電流値から所定の制限電流値まで強制的に低減させる構成とされている。
【００２７】
ここで、前記請求項１〜４に記載の発明は、副余剰電力消費部を負荷接続することによって商用電源側への電力の逆流を阻止する構成であった。
これに対して、本発明は、商用電源の電圧降下時に、発電部の出力電流を余剰電力消費部で消費しきることのできる制限電流値まで低減させて商用電源側への電力の逆流を阻止するものである。
【００２８】
本発明によれば、請求項１に記載の発明のような副余剰電力消費部よる無駄な電力消費が回避されることとなり、商用電源の瞬間的あるいは長時間に渡る電圧降下が生じても、商用電源側への電力の逆流を阻止しつつ無駄な電力消費を削減することが可能となる。
【００２９】
ところで、本発明によれば、商用電源の電圧が閾値未満に低下すると、電気機器の電力消費量に拘わらず発電部の出力電流を余剰電力消費部のみで消費しきることのできる制限電流値まで低減させる。このため、電気機器の電力消費量が高く電圧降下によっても逆流が生じていない場合でも発電部の出力電流が低減されることとなり、商用電源の消費電力が増加する嫌いがある。
【００３０】
そこで、本発明において、余剰電力消費部の接続負荷値が低い場合に、発電部の出力電流を低減させない構成を採ることも可能である。
則ち、本発明において、前記余剰電力消費部の接続負荷値が予め設定された負荷値以上であり、且つ、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が前記閾値未満に低下したときは、前記発電部の出力電流を定格電流値から所定の制限電流値まで強制的に低減させる構成を採ることも可能である。
【００３１】
この構成によれば、前記請求項２の発明と同様に、主余剰電力消費部の負荷が負荷閾値以上のとき、則ち、主余剰電力消費部で追加接続可能な負荷に余裕がなく、且つ、商用電源の電圧が閾値未満に低下したときに限って、発電部の出力電流を制限電流値まで低減させる。これにより、商用電源が電圧降下を来しても、電気機器と主余剰電力消費部の双方によって発電部の出力電力を消費し尽くせる場合の出力電流の低減を回避することができ、商用電源の無駄な電力消費が削減される。
【００３２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発電システムにおいて、前記商用電源の消費電力を計測する電力計測部を更に備え、前記電圧検知部による商用電源の検知電圧が前記閾値未満に低下し、且つ、前記余剰電力消費部の全負荷を接続したときの前記電力計測部の計測値が負値となったときは、前記発電部の出力電流を前記定格電流値から前記制限電流値まで強制的に低減させる構成とされている。
【００３３】
本発明によれば、前記請求項５の構成に電力計測部を追加することにより、発電部の出力電力を余剰電力消費部だけでは消費しきれない虞があり、且つ、余剰電力消費部を接続しても電気機器の消費電力が低いために商用電源側への電力の逆流が発生する場合に限って、発電部の出力電流を強制的に制限電流値まで低減させる制御を行う。
【００３４】
則ち、発電部の出力電力を主余剰電力消費部だけでは消費しきれない虞があるが、電気機器の消費電力が高く商用電源側への電力の逆流が生じていない場合は、発電部の出力電力（出力電流）を低減させない。これにより、商用電源による電力消費を削減しつつ商用電源側への電力の逆流を阻止することが可能となる。
【００３５】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の発電システムにおいて、前記発電部は、出力電流を連続的または段階的に制御可能な構成とされ、前記電圧検知部で検知される商用電源の電圧値に応じて、出力電流を連続的または段階的に調節制御する構成とされている。
【００３６】
前記したように、商用電源が電圧降下を来すと、発電部の出力電力を余剰電力消費部だけでは消費しきれない虞が生じる。しかし、発電部の出力電力を余剰電力消費部で消費しきるべく発電部の出力電流を低い制限電流値まで一気に低減すると、発電部から電気機器への電力供給量が著しく低下することとなり、商用電源側への電力の逆流は阻止されるものの商用電源による供給電力が増大する嫌いがある。
【００３７】
本発明によれば、商用電源の電圧値に応じて発電部の出力電流を連続的または段階的に調節制御する。これにより、出力電流を低い制限電流値まで一気に低減する構成に比べて、発電部から電気機器への電力供給量を高値に維持しつつ電力の逆流を阻止することができ、商用電源の消費電力を低減することが可能となる。
【００３８】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発電システムにおいて、前記主余剰電力消費部または前記余剰電力消費部の電力消費に伴って生じる熱エネルギーを前記熱供給部に還元可能な構成とされている。
【００３９】
主余剰電力消費部（余剰電力消費部）は、発電部の電力の商用電源側への逆流を阻止することを主目的として設けられる負荷であり、電力消費に伴って生じる熱エネルギーはそのまま捨て去ることもできる。
しかし、発電システムは、本来、発電電力を電気機器へ供給しつつ、発電に伴う排熱を熱供給部へ還元することにより、トータルエネルギー効率の改善を図ることを目的としたシステムである。このため、主余剰電力消費部（余剰電力消費部）で生じる熱エネルギーをそのまま捨て去ることは、システムの主旨に馴染まない。
【００４０】
本発明によれば、主余剰電力消費部または余剰電力消費部で生じた熱エネルギーを回収し、熱供給部に還元して利用することにより、トータルエネルギー効率を向上させることが可能となる。
本発明において、主余剰電力消費部（余剰電力消費部）で生じた熱エネルギーを熱供給部に還元する構成としては、例えば、生じた熱エネルギーを発電によって生じた排熱の回収系に伝達する構成や、生じた熱エネルギーを直接熱供給部の熱源系に伝達する構成を採ることができる。
【発明の効果】
【００４１】
請求項１，５に記載の発明によれば、商用電源の電圧降下が生じた場合でも、発電部の電力が商用電源側へ逆流することを効果的に阻止する発電システムを提供することができる。
請求項２〜４，６〜８に記載の発明によれば、発電部の電力の商用電源側への逆流を阻止しつつエネルギー効率を向上させた発電システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係る発電システム１の要部構成図、図２は図１に採用する通電制御回路の回路例図である。
【００４３】
本実施形態の発電システム１は、図１の様に、発電部１０と熱源（不図示）を有する熱供給部２０を備え、これら各部を商用電源に接続して構成される。
則ち、システム１は、屋外の電柱８からＵ相引き込み線５、Ｖ相引き込み線６および接地引き込み線７の三線で引き込まれる商用電源（単相三線）を分電盤７０を介して発電部１０および熱供給部２０に接続して構成される。
【００４４】
そして、発電部１０と商用電源によって電気機器２へ電力供給を行うと共に、発電に伴って生じた排熱および熱供給部２０の熱源（不図示）で発生させた熱を、熱供給部２０に接続された熱利用端末（不図示）に供給するシステムである。
【００４５】
発電部１０は、発電制御回路１１、ガスエンジン１２、発電機１３、ＡＣ／ＤＣ変換回路１４、ＤＣ／ＡＣ変換回路１５および電圧検知部１６を備える。
ガスエンジン１２は、都市ガス（天然ガス）を燃料とする原動機であり、発電機１３はガスエンジン１２で駆動されて交流電力を発電する。
【００４６】
ＡＣ／ＤＣ変換回路１４は、発電機１３で発電した交流電力を一旦直流電力に変換する電力変換回路である。
また、ＤＣ／ＡＣ変換回路１５は、先に変換された直流電力を商用電源に合わせた交流電力に再変換するもので、入力される制御信号に応じて出力電圧およびその位相、出力電流を制御可能とされている。
【００４７】
電圧検知部１６は、外部から引き込まれる商用電源の電圧をＵ，Ｖ相毎に検知して発電制御回路１１に伝送する機能を有する。本実施形態では、電圧検知部１６に絶縁トランスを用いており、システム１の内部回路を商用電源から絶縁しつつ電圧検知を行っている。
【００４８】
発電制御回路１１は、ＣＰＵ（中央処理装置）を備えたデジタル処理回路であり、ＲＯＭ（不図示）に格納されたプログラムに従って制御処理を行う機能を有する。則ち、発電制御回路１１は、電圧検知部１６の検知電圧と、ＤＣ／ＡＣ変換回路１５から出力される電圧信号および電流信号とをデジタル処理してＤＣ／ＡＣ変換回路１５を帰還制御する動作を行う。
【００４９】
これにより、ＤＣ／ＡＣ変換回路１５は、商用電源と電圧およびその位相を一致させつつ、出力電流を所定の定格電流値（本実施形態では、各相５Ａに設定）に定電流制御した電力を出力する構成とされている。また、発電制御回路１１は、後述する余剰電力制御部３０との間で相互にデータを送受信可能な構成とされている。
【００５０】
熱供給部２０は、主余剰電力消費部５０を有する余剰電力制御部３０と、副余剰電力消費部６０を備えて構成される。
熱供給部２０は、具体的には熱源を有する給湯装置であり、図１では、熱源および給湯に係る構成を省略している。
【００５１】
余剰電力制御部３０は、余剰電力制御回路３１、通電制御回路３２、電力計測部３３、電圧検知部３４および電源回路３５に加えて、主余剰電力消費部５０を備える。
【００５２】
電力計測部３３は、Ｕ相用の電力計測回路３３ａとＶ相用の電力計測回路３３ｂとを備える。各電力計測回路３３ａ，３３ｂは、配線３６を介して分電盤７０の電流検知部（変流器）７１，７１に接続される。また、商用電源に接続された電圧検知部３４の出力が各電力計測回路３３ａ，３３ｂに接続されている。本実施形態では、電圧検知部３４に絶縁トランスを用い、電力計測部３３を商用電源から絶縁しつつ電圧検知を行う構成としている。
【００５３】
電力計測部３３は、電圧検知部３４の検知電圧の瞬時値と変流器７１の検知電流の瞬時値とをその極性を含めて演算処理することにより、Ｕ，Ｖ相毎の消費電力を出力する機能を有する。
ここで、電力計測部３３から出力される消費電力が正値であれば、商用電源からシステム１側へ電力が供給される非逆流状態であり、消費電力が負値であれば、システム１から商用電源側へ電力が逆流する逆流状態である。従って、電力計測部３３から出力される消費電力値を参照することにより、商用電源からシステム１側へ電力が供給される非逆流状態であるか、システム１から商用電源側へ電力が供給される逆流状態であるかを判別可能である。
このことから、電力計測部３３は、消費電力を出力する機能に加えて、商用電源側への電力の逆流の有無を検知するセンサの機能を兼ね備えている。
【００５４】
本実施形態では、電力計測回路３３ａ，３３ｂに、Ａ／Ｄ変換回路を内蔵した電力演算用の集積回路を用いており、所定周期（略３．３ＫＨｚ）でサンプリングしデジタル変換された検知電圧および検知電流に基づいて電力を演算し、商用電源の１周期に渡って求めた電力の平均値を消費電力として出力する。則ち、電力計測部３３は、Ｕ，Ｖ相毎に、商用電源の１周期（２０ｍｓまたは１６．７ｍｓ毎）の間の平均電力を瞬時に演算して出力する。尚、本実施形態では、電力値に加えて、変流器７１で検知された電流値も同時に出力する構成としている。
【００５５】
余剰電力制御回路３１は、ＣＰＵ（中央処理装置）を備えたデジタル処理回路であり、ＲＯＭ（不図示）に格納されたプログラムに従って制御処理を行う機能を有する。則ち、余剰電力制御回路３１は、電力計測部３３から出力される消費電力値および電流値に応じて通電制御回路３２に制御信号を出力して、主余剰電力消費部５０および副余剰電力消費部６０の断続制御を行う。
また、余剰電力制御回路３１は、前記した発電制御回路１１との間で相互にデータを送受信可能とされている。
【００５６】
通電制御回路３２は、直流電圧で動作する余剰電力制御回路３１と商用電源とを絶縁しつつ、余剰電力制御回路３１の出力する制御信号に応じて、主余剰電力消費部５０および副余剰電力消費部６０を断続するインターフェース回路である。
本実施形態では、図２（ａ）の様に、リレーＲを用いて通電制御回路３２を構成している。則ち、余剰電力制御回路３１から出力される低電圧の制御信号をトランジスタＱに印加して余剰電力制御回路３１よりも高い直流電源に接続されたリレーＲの駆動コイルを断続し、これによって、通電接点に接続された主余剰電力消費部５０および副余剰電力消費部６０の各負荷を個別に断続する。また、リレーＲによって余剰電力制御回路３１と商用電源との絶縁を図っている。
【００５７】
尚、本実施形態では、リレーＲを用いた通電制御回路３２を採用したが、図２（ｂ）の様に、フォトトライアックＰＴなどの絶縁性を有した半導体リレー（ＳＳＲ）を用いることも可能である。この構成によれば、リレーＲに比べてより高速に負荷を断続でき、しかも小型で駆動電流が低く耐久性が高い。
【００５８】
電源回路３５は、余剰電力制御回路３１、通電制御回路３２および電力計測部３３の各部の要する直流電圧を出力するもので、Ｕ相またはＶ相のいずれかの商用電源を用いて直流電圧を生成している。本実施形態では、商用電源が著しく電圧降下を生じた場合でも規定の出力電圧を確保可能な定電圧電源を採用している。
【００５９】
主余剰電力消費部５０は、発電部１０や商用電源から供給される電力を消費する負荷であり、ヒータ（負荷）５１，５３と通電制御回路３２によって断続される通電接点５２，５４とを直列接続したものをＵ，Ｖ相に接続して構成される。
【００６０】
本実施形態では、Ｕ相側に、ヒータ５１ａと通電接点５２ａ、ヒータ５１ｂと通電接点５２ｂ、および、ヒータ５１ｃと通電接点５２ｃを各々直列接続したものを並列に接続している。同様に、Ｖ相側にも、ヒータ５３ａと通電接点５４ａ、ヒータ５３ｂと通電接点５４ｂ、および、ヒータ５３ｃと通電接点５４ｃを各々直列接続したものを並列に接続している。
【００６１】
副余剰電力消費部６０は、主余剰電力消費部５０と同様に、発電部１０や商用電源から供給される電力を消費する負荷であり、ヒータ（負荷）６１，６３と通電制御回路３２によって断続される通電接点６２，６４とを直列接続したもの、および、ポンプ６５，６７と通電制御回路３２によって断続される通電接点６６，６８を直列接続したものをＵ，Ｖ相に接続して構成される。
【００６２】
本実施形態では、ヒータ６１，６３として、熱供給部２０が有する凍結防止ヒータを選定し、ポンプ６５，６７として、同様に熱供給部２０が有する熱利用端末の一つの暖房装置に設けられる循環ポンプを選定している。
則ち、主余剰電力消費部５０が余剰電力を消費させるべく専用に設けた負荷であるのに対して、副余剰電力消費部６０は専用の負荷ではなく、熱供給部２０が有する凍結防止ヒータ６１，６３やポンプ６５，６７などの機器を流用する構成とされている。
【００６３】
次に、このような構成を備えた本実施形態の発電システム１で実施される制御の詳細を説明する。
尚、以下の説明では、理解を容易にするために、発電部１０のＵ，Ｖ相の各々の出力電流を定格電流（５Ａ）とする。また、主余剰電力消費部５０のヒータ５１ａ，５３ａは定格電圧（１００Ｖ）において各々１００Ｗの負荷、ヒータ５１ｂ，５３ｂは各々２００Ｗの負荷、ヒータ５１ｃ，５３ｃは各々３００Ｗの負荷とする。更に、副余剰電力消費部６０のヒータ６１，６３は定格電圧（１００Ｖ）において各々２００Ｗの負荷とし、ポンプ６５，６７は各々８０Ｗの負荷とする。
【００６４】
また、本実施形態では、分電盤７０に配する変流器７１として、既設配線に着脱自在のリングコアを備えたカレントトランスを採用し、既設のＵ，Ｖ相引き込み線５，６の接続を変えることなく電磁結合によって電流を検知する構成としている。このため、変流器７１の装着方向や配線３６の接続によっては電力計測部３３で計測する電力値が正負逆になる虞がある。このような不具合を回避するため、システム１の敷設に際しては、発電部１０を停止した状態で電気機器２へ電力を供給する試運転を行い、このときの電力計測回路３３ａ，３３ｂの出力する電力値の符号を換算データとして余剰電力制御回路３１に記憶し、以降の電力値の参照に際しては、換算データに基づいた符号換算を行う構成としている。
【００６５】
（第１実施形態）
図３は図１の発電システム１において実施される本発明の第１実施形態の制御を示すフローチャート、図４は商用電源の電圧降下に際して図３の制御による総消費電流の変化を示す説明図である。
尚、本実施形態では、Ｕ相およびＶ相の各々について同一の制御を独立して行うので、以下の説明ではＵ相の制御について述べる。
【００６６】
システム１の稼働中は、余剰電力制御回路３１は、常時、発電制御回路１１を介して伝送される商用電源の電圧を参照する（図３ステップ２００参照）。
【００６７】
参照の結果、商用電源の電圧が閾値Ｅ０（本実施形態では９０Ｖに設定）以上のときはステップ２１１を経てステップ２１２に進む。そして、余剰電力制御回路３１は、電力計測部３３の出力する商用電源の消費電力を参照し、消費電力が負値（＜０）のときは、消費電力が正値（０以上）になるまで主余剰電力消費部５０の負荷（５１ａ〜５１ｃ）の接続を増加させる。消費電力が正値になると主余剰電力消費部５０の負荷（５１ａ〜５１ｃ）の接続調整を行う。（以上、図３ステップ２００，２０１，２１１〜２１５参照）。
但し、ステップ２１１は、現在より前に副余剰電力消費部６０の接続が行われている場合に、その接続を解除する処理である。
【００６８】
この状態は、商用電源の電圧降下が少ない状態であり、仮に、図４領域Ａの様に、電気機器２の消費電力がゼロで電圧が９０Ｖであっても、主余剰電力消費部５０で最大５．４Ａの電流を消費可能である。従って、副余剰電力消費部６０の接続は行なわず、主余剰電力消費部５０の少なくともいずれかの負荷（５１ａ〜５１ｃ）だけを接続して、発電部１０の出力電流（５Ａ）を超える電流を消費させて電力の逆流を阻止している。
また、ステップ２１５では、電力計測部３３の出力電力値を参照しつつ主余剰電力消費部５０の負荷（５１ａ〜５１ｃ）を切り換えることにより、０〜６００Ｗまで１００Ｗ単位で消費電流を調整して、主余剰電力消費部５０の消費電力を最小限に抑えつつ商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【００６９】
一方、ステップ２０１，２０２で電圧が閾値Ｅ０未満、閾値Ｅ１（本実施形態では７０Ｖに設定）以上のときは、ステップ２０８に進み、余剰電力制御回路３１は、主余剰電力消費部５０の全ての負荷を接続すると共に、副余剰電力消費部６０の凍結防止ヒータ６１を強制接続する（以上、図３ステップ２０１，２０２，２０８〜２１０参照）。
但し、ステップ２０９は、現在より前に副余剰電力消費部６０のポンプが接続されている場合に、その接続を解除する処理である。
【００７０】
この状態は、電圧が７０Ｖ以上９０Ｖ未満に降下した状態である。従って、仮に、図４領域Ｂの様に、電気機器２の消費電力がゼロで電圧が７０Ｖであれば、主余剰電力消費部５０の最大消費電流が４．２Ａに低下することとなり、電気機器２の消費電力が増加しない限り発電部１０の出力電流（５Ａ）を消費しきれない。このため、７０Ｖにおいて１．４Ａの電流を消費可能な２００Ｗの凍結防止ヒータ６１を強制的に接続することにより、トータル５．６Ａの電流を消費させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【００７１】
更に、ステップ２０２，２０３で電圧が閾値Ｅ１未満、閾値Ｅ２（本実施形態では６０Ｖに設定）以上のときは、ステップ２０５に進み、余剰電力制御回路３１は、主余剰電力消費部５０の全ての負荷を接続すると共に、副余剰電力消費部６０の全ての負荷（凍結防止ヒータ６１およびポンプ６５）を強制接続する（以上、図３ステップ２０２，２０３，２０５〜２０７参照）。
【００７２】
この状態は、電圧が６０Ｖ以上７０Ｖ未満に降下した状態である。従って、仮に、図４領域Ｃの様に、電気機器２の消費電力がゼロで電圧が６０Ｖであれば、主余剰電力消費部５０の最大消費電流が３．６Ａに低下すると共に凍結防止ヒータ６１の消費電流が１．２Ａに低下して、電気機器２の消費電力が増加しない限り発電部１０の出力電流を消費しきれない。このため、６０Ｖにおいて略０．５Ａの電流を消費可能なポンプ６５を接続することにより、トータル略５．３Ａの電流を消費させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【００７３】
一方、ステップ２０３において、電圧が閾値Ｅ２未満のときは、余剰電力制御回路３１は発電制御回路１１へ解列信号を出力して発電部１０の発電を停止させる解列制御を行うと共に、報知制御などの必要な制御を行う。
【００７４】
このように、本実施形態の制御によれば、商用電源が電圧降下を来しても、常に、発電部１０の出力電流を上回る電流を消費させるように、主余剰電力消費部５０に加えて副余剰電力消費部６０の断続制御を行う。これにより、商用電源の電圧降下に伴う商用電源側への電力の逆流を完全に阻止することが可能となる。
【００７５】
ところで、本実施形態では、電気機器２の電力の消費状況に拘わらず、商用電源の電圧降下が生じると副余剰電力消費部６０を接続する制御を行っている。このため、電気機器２の電力消費によって電力の逆流が生じていない場合でも、商用電源が電圧降下を来すと副余剰電力消費部６０が強制的に接続されることとなり、無駄に電力が消費されることとなる。
以下に、無駄な電力消費を削減しつつ商用電源側への電力の逆流を阻止する制御を説明する。
【００７６】
（第２実施形態）
図５は図１の発電システム１において実施される本発明の第２実施形態の制御を示すフローチャート、図６および図７は商用電源の電圧降下に際して図５の制御による総消費電流の変化を示す説明図である。
尚、図５は、前記図３と同一のステップ（２００〜２０４，２１１〜２１５）を含むので、同一ステップには同一ステップ番号を付して重複した説明を省略する。
【００７７】
余剰電力制御回路３１は発電制御回路１１を介して伝送される商用電源の電圧を参照し、ステップ２０１，２０２において商用電源の電圧が閾値Ｅ１（７０Ｖ）以上、閾値Ｅ０（９０Ｖ）未満を判別したときはステップ２２４に進む。そして、余剰電力制御回路３１は、通電制御回路３２へ出力する制御信号を参照して主余剰電力消費部５０で既に接続している接続負荷値を計測する。計測した接続負荷値が負荷閾値Ｗ（本実施形態では４００Ｗに設定）未満のときは、副余剰電力消費部６０の接続を行わずに主余剰電力消費部５０の負荷（５１ａ〜５１ｃ）の接続を調整する（以上、図５ステップ２０１，２０２，２２４，２２５，２２８参照）。
【００７８】
この状態は、例えば図６（ａ）の様に、電気機器２および主余剰電力消費部５０が各々３００Ｗの負荷のときに商用電源が７０Ｖに降下した状態に相当し、電気機器２の消費電流が増大しない限り、そのままでは発電部１０の出力電流（５Ａ）を消費しきれない。しかし、主余剰電力消費部５０の接続負荷値が４００Ｗ未満であり未接続の負荷が残存するので、負荷を増加（５００Ｗに増加）することによってトータル５．６Ａの電流を消費させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【００７９】
しかし、ステップ２２５において、接続負荷値が負荷閾値Ｗ（４００Ｗ）以上のときは、副余剰電力消費部６０の凍結防止ヒータ６１を強制的に接続すると共に、主余剰電力消費部５０の負荷（５１ａ〜５１ｃ）の接続を調整する（以上、図５ステップ２２５〜２２８参照）。
但し、ステップ２２６は、現在より前に副余剰電力消費部６０のポンプ６５が接続されている場合に、その接続を解除する処理である。
【００８０】
この状態は、例えば図６（ｂ）の様に、電気機器２が１００Ｗ負荷、主余剰電力消費部５０が５００Ｗ負荷のときに商用電源が７０Ｖに降下した状態に相当し、主余剰電力消費部５０の接続負荷値が４００Ｗ以上のために、残存する未接続の負荷を全て接続しても発電部１０の出力電流を消費しきれない。従って、７０Ｖで１．４Ａの電流を消費する凍結防止ヒータ６１を強制接続し、主余剰電力消費部５０の負荷を調整（５００Ｗに低減）することによってトータル５．６Ａの電流を消費させ、商用電源側への電力の逆流を阻止しつつ商用電源の消費電力の低減を図っている。
【００８１】
一方、ステップ２０２，２０３で電圧が閾値Ｅ１（７０Ｖ）未満、閾値Ｅ２（本実施形態では６０Ｖに設定）以上のときは、ステップ２２０に進む。そして、余剰電力制御回路３１は、主余剰電力消費部５０の接続負荷値が負荷閾値Ｗ（４００Ｗ）未満のときは、副余剰電力消費部６０の接続を行わずに主余剰電力消費部５０の負荷（５１ａ〜５１ｃ）の接続を調整する（以上、図５ステップ２０２，２０３，２２０，２２１，２２８参照）。
【００８２】
この状態は、例えば図７（ａ）の様に、電気機器２および主余剰電力消費部５０が各々３００Ｗの負荷のときに商用電源が６０Ｖに降下した状態に相当し、電気機器２の消費電力が増大しない限り、そのままでは発電部１０の出力電流（５Ａ）を消費しきれない。しかし、主余剰電力消費部５０の接続負荷値が負荷閾値Ｗ（４００Ｗ）未満であるので、残存する未接続の負荷を増加接続（６００Ｗに増加）することによってトータル５．４Ａの電流を消費させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【００８３】
しかし、ステップ２２１において、接続負荷値が負荷閾値Ｗ（４００Ｗ）以上のときは、副余剰電力消費部６０の凍結防止ヒータ６１およびポンプ６５を強制的に接続すると共に、主余剰電力消費部５０の負荷（５１ａ〜５１ｃ）の接続を調整する（以上、図５ステップ２２１〜２２３，２２８参照）。
【００８４】
この状態は、例えば図７（ｂ）の様に、電気機器２の消費電力がゼロで主余剰電力消費部５０が６００Ｗの負荷のときに商用電源が６０Ｖに降下した状態に相当し、電気機器２の消費電力が増大しない限り、そのままでは発電部１０の出力電流（５Ａ）を消費しきれない虞がある。従って、副余剰電力消費部６０の凍結防止ヒータ６１に加えて６０Ｖで略０．５Ａの電流を消費するポンプ６５を接続することにより、トータル５．３Ａの電流を消費させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【００８５】
このように、本実施形態の制御によれば、商用電源が電圧降下を来した場合でも、図６（ａ），図７（ａ）の様な電気機器２の電力消費が多いときは、副余剰電力消費部６０を接続せず主余剰電力消費部５０の接続負荷値を増加させて消費電力の増加を図っている。これにより、商用電源側への電力の逆流を阻止しつつ無駄な電力消費を削減することが可能となる。
【００８６】
（第３実施形態）
次に、商用電源側への電力の逆流を阻止しつつ無駄な電力消費を更に削減した制御を説明する。
図８は図１のシステム１において実施される本発明の第３実施形態の制御を示すフローチャート、図９および図１０は商用電源の電圧降下に際して図８の制御による総消費電流の変化を示す説明図である。
尚、図９は、前記図３と同一のステップ（２００〜２０４，２１１〜２１５）を含むので、同一ステップには同一ステップ番号を付して重複した説明を省略する。
【００８７】
余剰電力制御回路３１は発電制御回路１１を介して伝送される商用電源の電圧を参照する。参照の結果、ステップ２０１，２０２において商用電源の電圧が閾値Ｅ０（９０Ｖ）未満、閾値Ｅ１（７０Ｖ）以上を判別したときは、ステップ２４５に進み、余剰電力制御回路３１は、主余剰電力消費部５０の全ての負荷（５１ａ〜５１ｃ）を接続した後に電力計測部３３の出力電力を参照する。そして、出力電力が正値（０以上）のときは、主余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図８ステップ２０１，２０２，２４５〜２４７，２５０参照）。
【００８８】
この状態は、例えば図９（ａ）の様に、電気機器２が２００Ｗ負荷、主余剰電力消費部５０が４００Ｗ負荷のときに商用電源が７０Ｖに降下した状態に相当し、主余剰電力消費部５０の全負荷を接続することで発電部１０の出力電流を上回る電流が消費されて電力の逆流は生じていない。従って、副余剰電力消費部６０の接続を行わず、ステップ２５０で主余剰電力消費部５０の負荷の調整だけを行う。
【００８９】
しかし、ステップ２４７において、商用電源の消費電力が負値（０未満）のときは、余剰電力制御回路３１は、副余剰電力消費部６０の凍結防止ヒータ６１を強制接続した後に主余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図８ステップ２４７〜２５０参照）。
【００９０】
この状態は、例えば図９（ｂ）の様に、電気機器２が１００Ｗ負荷、主余剰電力消費部５０が５００Ｗ負荷のときに商用電源が７０Ｖに降下した状態に相当し、主余剰電力消費部５０の全負荷を接続しても発電部１０の出力電流を消費しきれない。従って、凍結防止ヒータ６１を強制接続し、主余剰電力消費部５０の負荷を調整（５００Ｗに低減）することによってトータル５．６Ａの電流を消費させて、商用電源側への電力の逆流を阻止しつつ無駄な電力消費を削減している。
【００９１】
一方、ステップ２０２，２０３において商用電源の電圧が閾値Ｅ１（７０Ｖ）未満、閾値Ｅ２（６０Ｖ）以上を判別したときは、ステップ２４０に進み、余剰電力制御回路３１は、主余剰電力消費部５０の全ての負荷（５１ａ〜５１ｃ）を接続した状態で電力計測部３３の出力電力を参照する。出力電力が正値（０以上）のときは、主余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図８ステップ２０２，２０３，２４０〜２４２，２５０参照）。
【００９２】
この状態は、例えば図１０（ａ）の様に、電気機器２が２００Ｗ負荷、主余剰電力消費部５０が４００Ｗ負荷のときに商用電源が７０Ｖに降下した状態に相当し、主余剰電力消費部５０の全負荷を接続することで発電部１０の出力電流を上回る電流が消費されて電力の逆流は生じていない。従って、副余剰電力消費部６０の接続を行わず、ステップ２５０で主余剰電力消費部５０の負荷の調整（５００Ｗに低減）を行って無駄な電力消費を削減している。
【００９３】
しかし、ステップ２４２において、商用電源の消費電力が負値（０未満）のときは、余剰電力制御回路３１は、副余剰電力消費部６０の凍結防止ヒータ６１およびポンプ６５の双方を強制接続した後に主余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図８ステップ２４２〜２４４，２５０参照）。
【００９４】
この状態は、例えば図１０（ｂ）の様に、電気機器２の消費電力がゼロで主余剰電力消費部５０が６００Ｗの負荷のときに商用電源が６０Ｖに降下した状態に相当し、電気機器２の消費電力が増大しない限り、そのままでは発電部１０の出力電流（５Ａ）を消費しきれない。従って、副余剰電力消費部６０の凍結防止ヒータ６１に加えてポンプ６５を接続することにより、トータル５．３Ａの電流を消費させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【００９５】
このように、本実施形態の制御によれば、商用電源が電圧降下を来しても、図９（ｂ），図１０（ｂ）の様に商用電源側への電力の逆流を検知した場合に限って副余剰電力消費部６０を接続して逆流を阻止する。これにより、商用電源側への電力の逆流が生じていない場合の副余剰電力消費部６０による無駄な電力消費を削減することが可能となる。
【００９６】
尚、前記第１〜３実施形態で示した制御は、閾値をＥ０，Ｅ１，Ｅ２（９０Ｖ，７０Ｖ，６０Ｖ）に設定し、副余剰電力消費部６０に凍結防止ヒータ６１およびポンプ６５を設けた構成を採用した。しかし、本発明はこのような構成に限られるものではない。
【００９７】
例えば、閾値Ｅ０のみを設定すると共に、副余剰電力消費部６０を一つの負荷だけとした簡略化した構成を採ることも可能である。また、閾値を４つ以上に細分化して設けると共に、副余剰電力消費部６０に多数の負荷を設けて、電圧降下に応じたきめ細かい制御を行うことも可能である。
【００９８】
また、前記第２実施形態で示した制御は、一つの負荷閾値Ｗ（４００Ｗ）を設定した構成を採用したが、複数の負荷閾値を設定し、主余剰電力消費部５０の接続負荷値に応じたきめ細かい制御を行うことも可能である。
【００９９】
ところで、前記第１および第２実施形態の制御は、商用電源の電圧降下に応じて副余剰電力消費部６０を断続することにより電力の逆流を阻止するものであった。しかし、副余剰電力消費部６０を設けることなく、発電部１０自体の発電電力（出力電流）を低減させて逆流を阻止することも可能である。以下に、このような構成を備えたシステム１の制御を説明する。
【０１００】
（第４実施形態）
図１１は図１のシステム１において実施される本発明の第４実施形態の制御を示すフローチャート、図１２は、商用電源の電圧降下に際して図１１の制御による発電部の出力電流と総消費電流の変化を示す説明図である。
尚、図１１は、前記図３と同一のステップ（２００〜２０４，２１２〜２１５）を含むので、同一ステップには同一ステップ番号を付して重複した説明を省略する。
【０１０１】
本実施形態の発電システム１は、図１に示したシステム１の構成において、副余剰電力消費部６０を取り除くと共に、発電部１０の制御構成を変更した点が異なる。従って、以下の説明では、主余剰電力消費部５０を余剰電力消費部５０として記載する。
【０１０２】
発電部１０は、図１に示したものと同一の構成を有するが、その制御が異なる。
則ち、前記第１，第２実施形態で示した発電部１０は、出力電圧を商用電源の電圧およびその位相と一致させつつ、出力電流を所定の定格電流値Ｉ０（一相当たり５Ａ）に定電流制御するものであった。
【０１０３】
これに対して、本実施形態の発電部１０は、余剰電力制御回路３１から伝送される制御信号に応じて、発電制御回路１１によってＤＣ／ＡＣ変換回路１５を制御することにより、出力電圧を商用電源の電圧およびその位相と一致させつつ、出力電流を商用電源の電圧に応じた値に低減して定電流制御する構成とされている。
具体的には、本実施形態の発電部１０は、定格電流値Ｉ０（５Ａ）に加えて、３段階の制限電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３（４Ａ，３Ａ，２Ａ）に定電流制御可能な構成とされている。
【０１０４】
システム１の稼働中は、余剰電力制御回路３１は、常時、発電制御回路１１を介して伝送される商用電源の電圧を参照する（図１１ステップ２００参照）。
【０１０５】
参照の結果、商用電源の電圧が閾値Ｅ０（本実施形態では９０Ｖに設定）以上のときは、ステップ２６５を経てステップ２１２に進む。そして、余剰電力制御回路３１は、電力計測部３３の出力する商用電源の消費電力を参照し、消費電力が負値（＜０）のときは、消費電力が正値（０以上）になるまで余剰電力消費部５０の負荷の接続を増加させる。消費電力が正値になると余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う。（以上、図１１ステップ２００，２０１，２６５，２１２〜２１５参照）。
但し、ステップ２６５は、現在より前に発電部１０の出力電流が変更制御されている場合に、その出力電流を定格電流値Ｉ０に戻す制御である。
【０１０６】
この状態は、商用電源の電圧が少ない状態であり、仮に、図１２領域Ａの様に、電気機器２の消費電力がゼロで電圧が９０Ｖであっても、余剰電力消費部５０によって最大５．４Ａの電流を消費可能である。従って、発電部１０の出力電流を定格電流値Ｉ０（５Ａ）に維持したまま、余剰電力消費部５０の少なくともいずれかの負荷（５１ａ〜５１ｃ）を接続して、商用電源側への電力の逆流を阻止する。
【０１０７】
一方、ステップ２０１，２０２で電圧が閾値Ｅ０（９０Ｖ）未満、閾値Ｅ１（本実施形態では８０Ｖに設定）以上を判別したときは、ステップ２６４に進む。そして、余剰電力制御回路３１は発電制御回路１１へ制御信号を伝送して、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ１（本実施形態では４Ａに設定）に定電流制御すると共に、余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図１１ステップ２０１，２０２，２６４，２６３参照）。
【０１０８】
この状態は、電圧が８０Ｖ以上９０Ｖ未満の状態であり、仮に、図１２領域Ｂの様に、電気機器２の消費電力がゼロで電圧が８０Ｖであれば、余剰電力消費部５０の最大消費電流が４．８Ａに低下して、電気機器２の消費電力が増大しない限り、発電部１０の出力電流（５Ａ）の電流を消費しきれない。このため、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ１（４Ａ）まで低減させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【０１０９】
更に、ステップ２０２，２０３で電圧が閾値Ｅ１（８０Ｖ）未満、閾値Ｅ２（本実施形態では６０Ｖに設定）以上のときは、ステップ２６２に進む。そして、余剰電力制御回路３１は、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ２（本実施形態では３Ａに設定）に定電流制御すると共に、余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図８ステップ２０２，２０３，２６２，２６３参照）。
【０１１０】
この状態は、電圧が６０Ｖ以上８０Ｖ未満の状態であり、仮に、図１２領域Ｃの様に、電気機器２の消費電力がゼロで電圧が６０Ｖであれば、余剰電力消費部５０の最大消費電流が３．６Ａに低下して、定格電流値Ｉ０は元より制限電流値Ｉ１（４Ａ）も消費しきれない。このため、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ２（３Ａ）まで低減させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【０１１１】
更に、ステップ２０３，２６０で電圧が閾値Ｅ２（６０Ｖ）未満、閾値Ｅ３（本実施形態では５０Ｖに設定）以上のときは、ステップ２６１に進む。そして、余剰電力制御回路３１は、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ３（本実施形態では２Ａに設定）に定電流制御すると共に、余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図８ステップ２０３，２６０，２６１，２６３参照）。
【０１１２】
この状態は、電圧が５０Ｖ以上６０Ｖ未満の状態であり、仮に、図１２領域Ｄの様に、電気機器２の消費電力がゼロで電圧が５０Ｖであれば、余剰電力消費部５０の最大消費電流が３Ａに低下して制限電流値Ｉ２（３Ａ）と一致することとなり、消費電力の余裕がなくなる。このため、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ２（３Ａ）まで更に低減させて商用電源側への電力の逆流を阻止している。
【０１１３】
このように、本実施形態の制御によれば、商用電源が電圧降下を来しても、余剰電力消費部５０で消費可能な電流が発電部１０の出力電力（電流）を常に上回るように、発電部１０の出力電流を変化させている。これにより、商用電源の電圧降下に伴う商用電源側への電力の逆流を完全に阻止することが可能となる。
【０１１４】
尚、本実施形態の制御では、商用電源の電圧だけを参照して発電部１０の出力電流を制御したが、前記第２実施形態で示したように、余剰電力消費部５０の接続負荷値に応じて発電部１０の出力電流を制御する構成を採ることも可能である。この構成によれば、電気機器２の使用状況に即して発電部１０の出力電流を高値に維持することができ、電力の逆流を阻止しつつ商用電源の消費電力を削減することが可能である。
【０１１５】
ところで、本実施形態では、電気機器２による電力の消費状況に拘わらず、商用電源の電圧降下が生じると発電部１０の出力電流を低減させる制御を行っている。このため、電気機器２の電力消費によって商用電源側への電力の逆流が生じていない場合でも、電圧降下に伴って発電部１０の出力電流が低減されることとなり、商用電源の消費電力が増大する嫌いがある。以下に、発電部１０の出力電流を高値に維持することにより商用電源の消費電力を削減した制御を説明する。
【０１１６】
（第５実施形態）
図１３は図１のシステムにおいて実施される本発明の第５実施形態の制御を示すフローチャート、図１４〜図１６は商用電源の電圧降下に際して図１３の制御による発電部の出力電流と総消費電流の変化を示す説明図である。
尚、本実施形態の制御は、前記第４実施形態で述べたシステム１と同一の構成によって実施される。また、図１３は、前記図１１と同一のステップ（２００〜２０４，２６０，２６５，２１２〜２１５）を含むので、同一ステップには同一ステップ番号を付して重複した説明を省略する。
【０１１７】
余剰電力制御回路３１は発電制御回路１１を介して伝送される商用電源の電圧を参照し、ステップ２０１，２０２において、商用電源の電圧が閾値Ｅ０（９０Ｖ）未満、閾値Ｅ１（８０Ｖ）以上を判別したときは、ステップ２８０に進む。そして、余剰電力消費部５０の全負荷を接続した後に電力計測部３３の出力電力を参照し、正値（０以上）のときは、発電部１０の出力電流を定格電流値Ｉ０に制御し、余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図１３ステップ２０１，２０２，２８０〜２８２，２８４，２８５参照）。
【０１１８】
この状態は、例えば図１４（ａ）の様に、電気機器２が１００Ｗ負荷、余剰電力消費部５０が５００Ｗ負荷のときに商用電源が８０Ｖに降下した状態に相当し、余剰電力消費部５０の全負荷を接続することで発電部１０の出力電流を上回る電流が消費されて電力の逆流は生じていない。従って、発電部１０の出力電流は定格電流Ｉ０に維持され、ステップ２８５で余剰電力消費部５０の負荷接続の調整を行って無駄な電力の消費を低減している。
【０１１９】
しかし、ステップ２８２において、電力計測部３３の出力電力が負値のときは、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ１（４Ａ）に低減させた後に余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図１３ステップ２８２，２８３，２８５参照）。
【０１２０】
この状態は、例えば図１４（ｂ）の様に、電気機器２の負荷がゼロで余剰電力消費部５０が６００Ｗ負荷のときに商用電源が８０Ｖに降下した状態に相当し、商用電源側への電力の逆流が生じている。このため、発電部１０の出力電流を余剰電力消費部５０で消費しきることのできる制限電流値Ｉ１（４Ａ）まで低減させて電力の逆流を阻止している。
【０１２１】
一方、ステップ２０２，２０３において商用電源の電圧が閾値Ｅ１（８０Ｖ）未満、閾値Ｅ２（６０Ｖ）以上を判別したときは、ステップ２７５に進む。そして、余剰電力消費部５０の全負荷を接続した後に電力計測部３３の出力電力を参照し、正値（０以上）のときは、発電部１０の出力電流を定格電流値Ｉ０に制御し、余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図１３ステップ２０２，２０３，２７５〜２７７，２７９，２８５参照）。
【０１２２】
この状態は、例えば図１５（ａ）の様に、電気機器２が３００Ｗ負荷、余剰電力消費部５０が３００Ｗ負荷のときに商用電源が６０Ｖに降下した状態に相当し、余剰電力消費部５０の全負荷を接続することで発電部１０の出力電流を上回る電流が消費されて電力の逆流は生じていない。従って、発電部１０の出力電流は定格電流値Ｉ０に維持され、ステップ２８５で余剰電力消費部５０の負荷接続の調整だけを行って無駄な電力の消費を低減している。
【０１２３】
しかし、ステップ２７７において、電力計測部３３の出力電力が負値のときは、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ２（３Ａ）に低減させた後に余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図１３ステップ２７７，２７８，２８５参照）。
【０１２４】
この状態は、例えば図１５（ｂ）の様に、電気機器２の負荷がゼロで余剰電力消費部５０が６００Ｗ負荷のときに商用電源が６０Ｖに降下した状態に相当し、商用電源側への電力の逆流が生じている。このため、発電部１０の出力電流を余剰電力消費部５０で消費しきることのできる制限電流値Ｉ２（３Ａ）まで低減させて電力の逆流を阻止している。
【０１２５】
更に、ステップ２０３，２６０において商用電源の電圧が閾値Ｅ２（６０Ｖ）未満、閾値Ｅ３（５０Ｖ）以上を判別したときは、ステップ２７０に進む。そして、余剰電力消費部５０の全負荷を接続した後に電力計測部３３の出力電力を参照し、正値（０以上）のときは、発電部１０の出力電流を定格電流値Ｉ０に制御し、余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図１３ステップ２０３，２６０，２７０〜２７２，２７４，２８５参照）。
【０１２６】
この状態は、例えば図１６（ａ）の様に、電気機器２の負荷が５００Ｗで余剰電力消費部５０が１００Ｗ負荷のときに商用電源が５０Ｖに降下した状態に相当し、余剰電力消費部５０の全負荷を接続することで発電部１０の出力電流を上回る電流が消費されて電力の逆流は生じていない。従って、発電部１０の出力電流は定格電流値Ｉ０に維持され、ステップ２８５で余剰電力消費部５０の負荷接続の調整だけを行って無駄な電力の消費を低減している。
【０１２７】
しかし、ステップ２７２において、電力計測部３３の出力電力が負値のときは、発電部１０の出力電流を制限電流値Ｉ３（２Ａ）に低減させた後に余剰電力消費部５０の負荷の接続調整を行う（以上、図１０ステップ２７２，２７３，２８５参照）。
【０１２８】
この状態は、例えば図１６（ｂ）の様に、電気機器２の負荷がゼロで余剰電力消費部５０が６００Ｗ負荷のときに商用電源が５０Ｖに降下した状態に相当し、商用電源側への電力の逆流が生じている。このため、発電部１０の出力電流を余剰電力消費部５０で消費しきることのできる制限電流値Ｉ３（２Ａ）まで低減させて電力の逆流を阻止している。
【０１２９】
このように、本実施形態の制御によれば、商用電源が電圧降下を来しても、図１４（ｂ），図１５（ｂ），図１６（ｂ）の様に、商用電源側への電力の逆流を検知した場合に限って発電部１０の出力電流を低減する。これにより、商用電源側への電力の逆流が生じていない場合における発電部１０の電力供給量を高値に維持することができ、商用電源の電力消費を削減することが可能となる。
【０１３０】
尚、前記第４および第５実施形態で示した制御は、閾値をＥ０〜Ｅ３に設定すると共に、発電部１０の出力電流値を定格電流値Ｉ０および制限電流値Ｉ１〜Ｉ３に設定したが、本発明はこのような構成に限られるものではない。
【０１３１】
例えば、閾値Ｅ０のみを設定すると共に、定格電流値Ｉ０よりも低い制限電流値を一つだけ設定した簡略化した構成を採ることも可能である。また、閾値および制限電流値を更に細分化して設定することにより、商用電源の電圧降下に応じたきめ細かい制御を行うことも可能である。
【０１３２】
以上、本発明の第１〜第５実施形態の制御を説明したが、前記構成では、主余剰電力消費部（余剰電力消費部）５０の負荷（５１ａ〜５１ｃ，５３ａ〜５３ｃ）の発生する熱エネルギーを回収して再利用する構成を採らなかった。
【０１３３】
しかし、例えば、主余剰電力消費部（余剰電力消費部）５０の電力消費に伴って生じる熱エネルギーを、ガスエンジン１２の排熱の回収系路に伝達する構成や、当該熱エネルギーを直接熱供給部２０の熱系路へ伝達する構成を採ることができる。このような構成を採ることにより、主余剰電力消費部（余剰電力消費部）５０の生じる熱エネルギーを無駄に捨て去ることなく熱供給部２０へ還元することができ、システム１のトータルエネルギー効率を向上させることが可能となる。
【０１３４】
また、前記実施形態では、ガスエンジン１２によって発電機１３を駆動する発電部１０を採用したが、ガスエンジン１２に代えてガスタービンやディーゼルエンジンなどを用いることも可能である。また、燃料電池を用いた発電部１０を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施形態に係る発電システムの要部構成図である。
【図２】図１に採用する通電制御回路の回路例図である。
【図３】図１のシステムにおいて実施される本発明の第１実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図４】商用電源の電圧降下に際して図３の制御による総消費電流の変化を示す説明図である。
【図５】図１のシステムにおいて実施される本発明の第２実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図６】（ａ），（ｂ）は、商用電源の電圧降下に際して図５の制御による総消費電流の変化を示す説明図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、商用電源の別の範囲の電圧降下に際して図５の制御による総消費電流の変化を示す説明図である。
【図８】図１のシステムにおいて実施される本発明の第３実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図９】（ａ），（ｂ）は、商用電源の電圧降下に際して図８の制御による総消費電流の変化を示す説明図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、商用電源の別の範囲の電圧降下に際して図８の制御による総消費電流の変化を示す説明図である。
【図１１】図１のシステムにおいて実施される本発明の第４実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図１２】商用電源の電圧降下に際して図１１の制御による発電部の出力電流と総消費電流の変化を示す説明図である。
【図１３】図１のシステムにおいて実施される本発明の第５実施形態の制御を示すフローチャートである。
【図１４】（ａ），（ｂ）は、商用電源の電圧降下に際して図１３の制御による発電部の出力電流と総消費電流の変化を示す説明図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は、商用電源の別の範囲の電圧降下に際して図１３の制御による発電部の出力電流と総消費電流の変化を示す説明図である。
【図１６】（ａ），（ｂ）は、商用電源の更に別の範囲の電圧降下に際して図１３の制御による発電部の出力電流と総消費電流の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１      発電システム
２      電気機器
５      商用電源（Ｕ相引き込み線）
６      商用電源（Ｖ相引き込み線）
７      商用電源（接地引き込み線）
１０    発電部
１６    電圧検知部
２０    熱供給部
３３    電力計測部
５０    主余剰電力消費部
６０    副余剰電力消費部
６１，６３，６５，６７    負荷（副余剰電力消費部の負荷）
【図１】
2006280116.tif 000003
【図２】
2006280116.tif 000004
【図３】
2006280116.tif 000005
【図４】
2006280116.tif 000006
【図５】
2006280116.tif 000007
【図６】
2006280116.tif 000008
【図７】
2006280116.tif 000009
【図８】
2006280116.tif 000010
【図９】
2006280116.tif 000011
【図１０】
2006280116.tif 000012
【図１１】
2006280116.tif 000013
【図１２】
2006280116.tif 000014
【図１３】
2006280116.tif 000015
【図１４】
2006280116.tif 000016
【図１５】
2006280116.tif 000017
【図１６】
2006280116.tif 000018