(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン発電機の出力電力を家電機器等に供給し、前記エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱などに利用すると共に前記エンジン発電機の出力電力に余剰電力が生じた場合には余剰電力吸収用負荷に前記余剰電力を吸収させるコージェネレーションシステムの制御装置であって、
前記制御装置は、商用電源の電力を引き込む引込み線を流れる引込み線電流を検出するＣＴ入力回路と、前記ＣＴ入力回路で検出した前記引込み線電流の値を取り込むと共に全体を制御するコンピュータとを有し、
前記コンピュータは、前記余剰電力吸収用負荷の負荷電流を変化させたときの前記引込み線電流の変化により前記引込み線における逆潮流の有無を判定することを特徴とするコージェネレーションシステムの制御装置。
【請求項２】
前記コンピュータは、前記余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときに前記引込み線電流が増加した場合には前記引込み線における逆潮流無しと判定し、前記余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときに前記引込み線電流が減少した場合には前記引込み線における逆潮流有りと判定することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステムの制御装置。
【請求項３】
前記コンピュータは、逆潮流有無の判定を前記引込み線電流が前記エンジン発電機の定格出力電流範囲内であるときにのみ行うことを特徴とする請求項１または２に記載のコージェネレーションシステムの制御装置。
【請求項４】
前記余剰電力吸収用負荷は湯水を加熱するためのヒータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のコージェネレーションシステムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン発電機の出力電力を家電機器等に供給し、エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱などに利用すると共にエンジン発電機の出力電力に余剰電力が生じた場合には余剰電力吸収用負荷に余剰電力を吸収させるコージェネレーションシステムの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、商用電力の使用量低減化のため、エンジン発電機を自家用電源として使用すると共にその排熱を熱交換器による湯水の加熱に利用するコージェネレーションシステムが広まりつつある。
図１は、一般的な分電盤とコージェネレーションシステムとを含む電気系統を示す電気系統図である。
図１において、１はコージェネレーションシステム、２はコージェネレーションシステム１の制御装置、３は電気系統を分岐する分電盤、４は家電機器、５は商用電源である。
【０００３】
コージェネレーションシステム１は、エンジン駆動のエンジン発電機１１と、複数のヒータ（抵抗器）から成るヒータ部１２と、循環ポンプ１３と、コージェネレーションシステム１内の漏電ブレーカ１４とを有する。ヒータ部１２は、１００Ｗヒータ１２１、１２４と、２００Ｗヒータ１２２、１２５と、３００Ｗヒータ１２３、１２６とから成り、この構成により、１００Ｗ〜１２００Ｗの範囲内で１００Ｗ刻みの設定が可能となる。
【０００４】
制御装置２は、全体を制御するコンピュータ２１と、後述の分電盤３の電流変換器（ＣＴ）３８、３９の出力電流を検出するＣＴ入力回路２２、２３と、ヒータ部１２と循環ポンプ１３のオン、オフを制御するスイッチ回路２４とを有する。ＣＴ入力回路２２、２３は、交流を直流に変換する整流回路２２１、２３１と、脈流を平滑するためのコンデンサ２２２、２３２と、電流を電圧に変換するための抵抗器２２３、２３３とから成り、また、スイッチ回路２４は、ヒータ１２１〜１２６のオン、オフを制御するスイッチ２４１〜２４６と、循環ポンプ１３のオン、オフを制御するスイッチ２４７とから成る。
【０００５】
分電盤３は、最大電力（つまり契約電力）を定めるためのリミッタ（ＳＢ）３１と、漏電ブレーカ（ＥＬＢ）３２と、家電機器４としてのテレビ系統４１の安全ブレーカ（Ｂ）３３と、洗濯機系統４２の安全ブレーカ３４と、冷蔵庫系統４３の安全ブレーカ３５と、その他の安全ブレーカ３６と、Ｕ，Ｖ，Ｏ相の単相３線式電気系統の安全ブレーカ３７と、上述したＣＴ３８、３９とを有する。ここで、リミッタ３１と商用電源５との間の電線と、リミッタ３１と漏電ブレーカ３２との間の電線とは、引込み線である。また、Ｕ相とアース接続されるＯ相との間の電圧およびＶ相とＯ相との間の電圧は１００Ｖであり、Ｕ相とＶ相との間の電圧は２００Ｖである。
【０００６】
このように構成されたコージェネレーションシステム１と分電盤３とについて、制御装置２を中心とする動作を説明する。
引込み線を流れる電流はＣＴ３８、３９により電流変換される。ここでは、ＣＴ３８、３９の電流変換比は１／３０００である。つまり、引込み線Ｕ−Ｏ，Ｖ−Ｏを流れる電流が各々１０Ａの場合、ＣＴ３８、３９の出力電流は１／３００Ａとなり、このとき、抵抗器２２３、２３３の値を１５００Ωに設定すると、抵抗器２２３、２３３の電圧は５Ｖ（コンピュータ２１に入力可能な最大電圧）となる。コンピュータ２１に入力可能な最大電圧が５Ｖであることから、測定可能な引込み線最大電流は１０Ａとなる。抵抗器２２３、２３３の値を３００Ωに設定すると、測定可能な引込み線最大電流は５０Ａとなる。ＣＴ入力回路２２、２３で電流電圧変換された引込み線電流検出値はコンピュータ２１に取り込まれ、データとして記憶される。このようにして制御装置２による引込み線電流の検出が可能となり、例えば過大電流か否かの判定などを行うことができる。
【０００７】
エンジン発電機１１から出力される電力は、漏電ブレーカ１４等を介して家電機器４に供給されるが、その出力電力に余剰電力が発生した場合（たとえば、エンジン発電機１１の定格出力電力を１０００Ｗとしたときの実使用電力が５００Ｗの場合には５００Ｗの余剰電力が発生する）は、その余剰電力を余剰電力吸収用負荷たとえばヒータ部１２に供給し、ヒータ部１２は、発生した熱により、コージェネレーションシステムにおける湯水を加熱することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような制御装置２の動作では、ＣＴ入力回路２２、２３から出力される引込み線電流検出値は整流回路２２１、２３１で整流された値、すなわち絶対値であることから、引込み線電流は、商用電源５側から分電盤３へ流れる通常潮流の電流なのか、その通常潮流とは逆に流れる逆潮流の電流なのかを判定することができないという問題点を有していた。逆潮流防止については例えば特開平１０−８４６３４号公報に記載されているが、この公報は、逆潮流の発生を防止する装置について記載したものであり、逆潮流の有無を判定することについては何ら記載していない。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消するため、引込み線電流が逆潮流電流か否かの判定を正確に行うことができるコージェネレーションシステムの制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明のコージェネレーションシステムの制御装置は、エンジン発電機の出力電力を家電機器等に供給し、エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱などに利用すると共にエンジン発電機の出力電力に余剰電力が生じた場合には余剰電力吸収用負荷に余剰電力を吸収させるコージェネレーションシステムの制御装置であって、制御装置は、商用電源の電力を引き込む引込み線を流れる引込み線電流を検出するＣＴ入力回路と、ＣＴ入力回路で検出した引込み線電流の値を取り込むと共に全体を制御するコンピュータとを有し、コンピュータは、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を変化させたときの引込み線電流の変化により引込み線における逆潮流の有無を判定する構成を備えている。
これにより、引込み線電流が逆潮流電流か否かの判定を正確に行うことができるコージェネレーションシステムの制御装置が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムの制御装置は、エンジン発電機の出力電力を家電機器等に供給し、エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱などに利用すると共にエンジン発電機の出力電力に余剰電力が生じた場合には余剰電力吸収用負荷に余剰電力を吸収させるコージェネレーションシステムの制御装置であって、制御装置は、商用電源の電力を引き込む引込み線を流れる引込み線電流を検出するＣＴ入力回路と、ＣＴ入力回路で検出した引込み線電流の値を取り込むと共に全体を制御するコンピュータとを有し、コンピュータは、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を変化させたときの引込み線電流の変化により引込み線における逆潮流の有無を判定することとしたものである。
この構成により、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を変化させたときの引込み線電流の変化の方向を判定することができるので、通常潮流と逆潮流とにおける引込み線電流の変化方向の相違に基づいて逆潮流の有無を判定することができるという作用を有する。すなわち、引込み線電流が通常潮流の場合においては、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させれば、商用電源側からコージェネレーションシステム側へ流れている引込み線電流は増加し、引込み線電流が逆潮流の場合（つまりエンジン発電機から商用電源側へ電流が流れている場合）においては、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させれば、エンジン発電機出力電流は余剰電力吸収用負荷に吸収され、引込み線電流は減少するので、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときの引込み線電流の増減により通常潮流か逆潮流かを判定できるという作用を有する。
【００１２】
請求項２に記載のコージェネレーションシステムの制御装置は、請求項１に記載のコージェネレーションシステムの制御装置において、コンピュータは、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときに引込み線電流が増加した場合には引込み線における逆潮流無しと判定し、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときに引込み線電流が減少した場合には引込み線における逆潮流有りと判定することとしたものである。
この構成により、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときの引込み線電流の増減により通常潮流か逆潮流かを正確に判定できるという作用を有する。
【００１３】
請求項３に記載のコージェネレーションシステムの制御装置は、請求項１または２に記載のコージェネレーションシステムの制御装置において、コンピュータは、逆潮流有無の判定を引込み線電流がエンジン発電機の定格出力電流範囲内であるときにのみ行うこととしたものである。
この構成により、引込み線電流がエンジン発電機の定格出力電流を越えているときには当然に逆潮流は発生していないので、逆潮流でないことが明確な状態での逆潮流判定という無駄な動作を回避することができるという作用を有する。
【００１４】
請求項４に記載のコージェネレーションシステムの制御装置は、請求項１乃至３のいずれか１に記載のコージェネレーションシステムの制御装置において、余剰電力吸収用負荷は湯水を加熱するためのヒータであることとしたものである。
この構成により、エンジン発電機に余剰電力が発生したときにも熱として回収できるので、無駄な電力消費を回避することができるという作用を有する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１によるコージェネレーションシステムの制御装置の構成は従来と同様、図１に示す構成である。本実施の形態が従来例と異なるところはコンピュータ２１の動作である。
このように構成された制御装置について、コンピュータ２１の動作を図２、図３を用いて説明する。図２はコンピュータ２１の動作原理を示す説明図であり、図３はコンピュータ２１の動作を示すフローチャートである。図２において、分電盤３、家電機器４、商用電源５、エンジン発電機１１は図１と同様のものなので、同一符号を付し、説明は省略する。１５はエンジン発電機１１の余剰電力を吸収する余剰電力吸収用負荷であり、余剰電力吸収用負荷としては例えばヒータ部１２、循環用ポンプ１３などがある。
【００１７】
まず、コンピュータ２１の動作原理について説明する。
図２に示すように、商用電源５から分電盤３へ電流が流れる通常潮流においては、商用電源５から分電盤３へ引込み線電流Ｉ１が流れ、家電機器４には分電盤３から負荷電流ＩＬが流れ、エンジン発電機１１からは電流ＩＧが出力され、余剰電力吸収用負荷１５には負荷電流ＩＨが流れる。このとき、次式（１）で示すような関係が成立する。
Ｉ１＝ＩＬ−（ＩＧ−ＩＨ）・・・・・（１）
また、分電盤３から商用電源５へ電流が流れる逆潮流においては、分電盤３から商用電源５へ引込み線電流Ｉ２が流れる。ＩＬ、ＩＧ、ＩＨについては通常潮流の場合と同様である。このとき、次式（２）で示すような関係が成立する。
Ｉ２＝ＩＧ−ＩＨ−ＩＬ・・・・・（２）
（１）式から、通常潮流においては、負荷電流ＩＨが増加すると、引込み線電流Ｉ１が増加することが分かる。また、（２）式から、逆潮流においては、負荷電流ＩＨが増加すると、引込み線電流Ｉ２が減少することが分かる。
このように、負荷電流ＩＨを増加したときに引込み線電流が増加するか減少するかで、通常潮流か逆潮流かを判定することができる。
【００１８】
次に、コンピュータ２１の動作について説明する。なお、ここで、エンジン発電機１１の定格出力電流を１０Ａとする。すなわち、コンピュータ２１で引込み線電流をリニアに検出可能な範囲は１０Ａであり、１０Ａ以上は正確には検出できない。このとき、抵抗器２２３、２３３の値は前述したように１５００Ωとなる。
【００１９】
図３において、まず、引込み線電流が１０Ａ以下か否かを判定する（Ｓ１）。このことは、コンピュータ２１で引込み線電流をリニアに検出可能な範囲は１０Ａであることと矛盾しているように見えるが、実際は１０Ａ＋αまで検出可能である。仮に１０Ａ＋αまで検出できない場合には、電流検出の分解能を考慮して、９．９Ａとか９．８Ａとかにすればよい。次に、ステップＳ１で１０Ａ以下と判定した場合には、コンピュータ２１は、コージェネレーションシステム内負荷（余剰電力吸収用負荷）１５を変化させて図２の負荷電流ＩＨを増加させる（Ｓ２）。例えばスイッチ２４１〜２４６のいずれかをオンし、Ｕ相とＯ相またはＶ相とＯ相との間にヒータ部１２を負荷として挿入することにより、負荷電流ＩＨを増加させる。次に、ＳＢ・ＥＬＢ間電流つまり引込み線電流が増加したか否かを判定し、増加している場合には（１）式から通常潮流と判定し、増加せず減少している場合には（２）式から逆潮流と判定する（Ｓ３）。ステップＳ３で逆潮流と判定したときは、余剰電力を更に吸収する必要があるので、余剰電力吸収用負荷１５、例えばヒータ部１２のワット数を引込み線電流がゼロになるまで増加させる（Ｓ４）。ステップＳ３で通常潮流と判定したときは、余剰電力吸収の必要はないので、コージェネレーションシステム内負荷を元に戻す（例えばスイッチ２４１〜２４６をすべてオフにしてヒータ部１２による負荷をかけない）（Ｓ５）。
【００２０】
次に、余剰電力吸収用負荷１５（図２）の断線の判定について説明する。
図１において、余剰電力吸収用負荷１５（循環ポンプ１３またはヒータ１２１〜１２６）のスイッチ（２４７または２４１〜２４６）を順にオン、オフさせたとき引込み線電流Ｉ１（図２）の値が変化するか否かをコンピュータ２１で判定することにより、余剰電力吸収用負荷１５の断線の有無を判定することができる。すなわち、スイッチ（２４７または２４１〜２４６）を順にオン、オフさせたとき引込み線電流Ｉ１の値が変化すれば、断線なしと判定し、その値に変化が無ければ断線ありと判定する。この判定は、負荷における断線や、負荷までの途中の配線の断線、スイッチの接触不良を含めた判定となる。また、この判定は、エンジン発電機１１の作動、不作動にかかわらず可能である。
【００２１】
なお、本実施の形態では、発電機をエンジン発電機として説明したが、本発明はこれに限らず、燃料電池の場合にも同様に適用でき、同様の効果を奏する。
【００２２】
以上のように本実施の形態によれば、制御装置２は、商用電源の電力を引き込む引込み線を流れる引込み線電流を検出するＣＴ入力回路２２、２３と、ＣＴ入力回路２２、２３で検出した引込み線電流の値を取り込むと共に全体を制御するコンピュータ２１とを有し、コンピュータ２１は、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を変化させたときの引込み線電流の変化により引込み線における逆潮流の有無を判定することにより、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を変化させたときの引込み線電流の変化の方向を判定することができるので、通常潮流と逆潮流とにおける引込み線電流の変化方向の相違に基づいて逆潮流の有無を判定することができる。すなわち、引込み線電流が通常潮流の場合においては、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を増加させれば、商用電源５側からコージェネレーションシステム１側へ流れている引込み線電流は増加し、引込み線電流が逆潮流の場合（つまりエンジン発電機１１から商用電源５側へ電流が流れている場合）においては、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を増加させれば、エンジン発電機１１の出力電流は余剰電力吸収用負荷１５に吸収され、引込み線電流は減少するので、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を増加させたときの引込み線電流の増減により通常潮流か逆潮流かを判定できる。
【００２３】
また、コンピュータ２１は、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を増加させたときに引込み線電流が増加した場合には引込み線における逆潮流無しと判定し、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を増加させたときに引込み線電流が減少した場合には引込み線における逆潮流有りと判定することにより、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を増加させたときの引込み線電流の増減により通常潮流か逆潮流かを正確に判定できる。なお、上記では、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を増加させたときに引込み線電流が減少した場合には引込み線における逆潮流有りと判定することとしたが、余剰電力吸収用負荷１５の負荷電流を減少させたときの引込み線電流の増加でも判定することができる。
【００２４】
さらに、コンピュータ２１は、逆潮流有無の判定を引込み線電流がエンジン発電機１１の定格出力電流範囲内であるときのみ行うことにより、引込み線電流がエンジン発電機１１の定格出力電流を越えているときには当然に逆潮流は発生していないので、逆潮流でないことが明確な状態での逆潮流判定という無駄な動作を回避することができる。
【００２５】
さらに、余剰電力吸収用負荷１５は湯水を加熱するためのヒータ１２１〜１２６であることにより、エンジン発電機１１に余剰電力が発生したときの無駄な電力消費を回避することができる。
【００２６】
さらに、コンピュータ２１は、エンジン発電機１１および商用電源に接続された電源線に対する余剰電力吸収用負荷１５の接続、切断を行ったときに引込み線電流が変化するか否かを判定することにより、エンジン発電機１１および商用電源に接続された電源線に対する余剰電力吸収用負荷１５の接続、切断を行ったときに引込み線電流が変化すれば、余剰電力吸収用負荷１５には断線箇所が無く、引込み線電流が変化しなければ、余剰電力吸収用負荷１５には断線箇所が有ると判定することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムの制御装置によれば、エンジン発電機の出力電力を家電機器等に供給し、エンジン発電機の排熱を貯湯の加熱などに利用すると共にエンジン発電機の出力電力に余剰電力が生じた場合には余剰電力吸収用負荷に余剰電力を吸収させるコージェネレーションシステムの制御装置であって、制御装置は、商用電源の電力を引き込む引込み線を流れる引込み線電流を検出するＣＴ入力回路と、ＣＴ入力回路で検出した引込み線電流の値を取り込むと共に全体を制御するコンピュータとを有し、コンピュータは、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を変化させたときの引込み線電流の変化により引込み線における逆潮流の有無を判定することにより、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を変化させたときの引込み線電流の変化の方向を判定することができるので、通常潮流と逆潮流とにおける引込み線電流の変化方向の相違に基づいて逆潮流の有無を判定することができるという有利な効果が得られる。すなわち、引込み線電流が通常潮流の場合においては、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させれば、商用電源側からコージェネレーションシステム側へ流れている引込み線電流は増加し、引込み線電流が逆潮流の場合（つまりエンジン発電機から商用電源側へ電流が流れている場合）においては、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させれば、エンジン発電機出力電流は余剰電力吸収用負荷に吸収され、引込み線電流は減少するので、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときの引込み線電流の増減により通常潮流か逆潮流かを判定できるという有利な効果が得られる。
【００２８】
請求項２に記載のコージェネレーションシステムの制御装置によれば、請求項１に記載のコージェネレーションシステムの制御装置において、コンピュータは、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときに引込み線電流が増加した場合には引込み線における逆潮流無しと判定し、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときに引込み線電流が減少した場合には引込み線における逆潮流有りと判定することにより、余剰電力吸収用負荷の負荷電流を増加させたときの引込み線電流の増減により通常潮流か逆潮流かを正確に判定できるという有利な効果が得られる。
【００２９】
請求項３に記載のコージェネレーションシステムの制御装置によれば、請求項１または２に記載のコージェネレーションシステムの制御装置において、コンピュータは、逆潮流有無の判定を引込み線電流がエンジン発電機の定格出力電流範囲内であるときにのみ行うことにより、引込み線電流がエンジン発電機の定格出力電流を越えているときには当然に逆潮流は発生していないので、逆潮流でないことが明確な状態での逆潮流判定という無駄な動作を回避することができるという有利な効果が得られる。
【００３０】
請求項４に記載のコージェネレーションシステムの制御装置によれば、請求項１乃至３のいずれか１に記載のコージェネレーションシステムの制御装置において、余剰電力吸収用負荷は湯水を加熱するためのヒータであることにより、エンジン発電機に余剰電力が発生したときの無駄な電力消費を回避することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な分電盤とコージェネレーションシステムとを含む電気系統を示す電気系統図
【図２】コンピュータの動作原理を示す説明図
【図３】コンピュータの動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１  コージェネレーションシステム
２  制御装置
３  分電盤
４  家電機器
５  商用電源
１１  エンジン発電機
１２  ヒータ部
１３  循環ポンプ
１４、３２  漏電ブレーカ
１５  余剰電力吸収用負荷
２１  コンピュータ
２２、２３  ＣＴ入力回路
２４  スイッチ回路
３１  リミッタ（ＳＢ）
３３、３４、３５、３６、３７  安全ブレーカ
３８、３９  電流変換器（ＣＴ）
４１  テレビ系統
４２  洗濯機系統
４３  冷蔵庫系統
１２１、１２４  １００Ｗヒータ
１２２、１２５  ２００Ｗヒータ
１２３、１２６  ３００Ｗヒータ
２２１、２３１  整流回路
２２２、２３２  コンデンサ
２２３、２３３  抵抗器
２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６、２４７  スイッチ
【図１】
0004733883.tif 000002
【図２】
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【図３】
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