(57)【要約】【課題】単相出力の自家発電装置を単相３線式電力系統に系統連系して単相負荷に給電する給電システムにおいて、電力系統の異常時に確実な系統解列を行うと共に給電停止で支障を生ずる特定の単相負荷に対しての給電を継続する。【解決手段】単相出力自家発電装置と単相負荷とを並列接続し一方の共通線を単相３線式電力系統の中性線に他方を何れか一方の電圧線に第１の電磁接触器を介して接続した給電回路を構成し、単相３線式電力系統と自家発電装置が共に正常に給電しているときは第１の電磁接触器は導通状態とし、単相３線式電力系統からの給電が停止した場合には自家発電装置による発電を一時停止させると同時に第１の電磁接触器を非導通状態として自家発電装置による給電を再開し、該状態において単相３線式電力系統の給電が再開された場合には自家発電装置による発電を一時停止させて第１の電磁接触器を導通状態とした上で自家発電装置の発電を系統連系して再開させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相３線交流２００Ｖを給電する単相３線式電力系統（４）に系統連系した単相２線交流１００Ｖ出力の自家発電装置（２）を使用して単一または複数並列接続された交流１００Ｖ単相負荷（７）に給電する給電システム（１）であって、
前記自家発電装置と前記単相負荷とを並列接続し、その一方の共通線を前記単相３線式電力系統の中性線（Ｎ相）に、他方の共通線を何れか一方の電圧線（Ｒ相またはＴ相）に第１の電磁接触器を介して接続した給電回路を構成し、
前記自家発電装置と前記単相３線式電力系統とが共に正常に給電している状態においては前記第１の電磁接触器（ＭＣ１）は導通状態とし、
前記単相３線式電力系統からの給電が停止した場合には、前記第１の電磁接触器を非導通状態とすると同時に前記自家発電装置の発電を一時停止させ、その後に前記自家発電装置の給電を再開させ、
該状態において前記単相３線式電力系統の給電が再開された場合には、前記自家発電装置による発電を一時停止させて前記第１の電磁接触器を導通状態とした後に該自家発電装置の発電を系統連系して再開することを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記第１の電磁接触器は、前記単相３線式電力系統の電力の受電盤（５）内またはその近くに取り付けることを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記自家発電装置の発電を完全停止させた状態では、前記第１の電磁接触器を無励磁にて導通状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の給電システム。
【請求項４】
前記単相負荷を構成する一部または全ての単相負荷の電源取り入れ口付近に、前記第１の電磁接触器の二次側から給電を受ける専用コンセント（８ａ、８b ）を設けたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の給電システム。
【請求項５】
前記専用コンセントに、該専用コンセントに給電されている電力にて動作する表示装置（９ａ、９b ）であって前記単相３線式電力系統からの給電停止状態または前記自家発電装置の過負荷状態の何れか、またはその双方の状態を知らせる表示装置を取り付けたことを特徴とする請求項４に記載の給電システム。
【請求項６】
前記専用コンセント毎に給電の優先レベルまたは優先順位を定めておき、前記単相３線式電力系統が給電停止状態となっている場合において前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、該優先レベルまたは優先順位を前記表示装置に表示するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の給電システム。
【請求項７】
前記専用コンセント毎に給電の優先順位を定めておくと共に該優先順位を定めた専用コンセントへの配線途中に個別電磁接触器（ＭＣ１３ａ、ＭＣ１３b ）を設け、
前記単相３線式電力系統と前記自家発電装置とが共に正常に給電している状態においては該個別電磁接触器は全て導通状態とし、
前記単相３線式電力系統の給電が停止し且つ前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、前記第１の電磁接触器は非導通状態とした上で、前記自家発電装置の過負荷状態が解消されるまで前記優先順位の低い方の専用コンセントから順に、それに接続された前記個別電磁接触器を非導通状態とすることを特徴とする請求項４ないし６の何れかに記載の給電システム。
【請求項８】
前記単相３線式電力系統の給電が停止状態となった場合には、前記単相負荷の一部または全部に対して、その消費電力を減少させるように指令信号を送ることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の給電システム。
【請求項９】
前記単相負荷とは別の単相負荷を、その一線は前記単相３線式電力系統の中性線に接続し、他の線は前記第１の電磁接触器の二次側と前記第１の電磁接触器が接続されていない側の電圧線との何れかに第２の電磁接触器（ＭＣ２）で切り換えて接続できるようにした給電回路を構成し、
前記単相３線式電力系統と前記自家発電装置とが共に正常に給電している状態において前記単相３線式電力系統から前記第１の電磁接触器に給電される電力値が所定の値以下である場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第１の電磁接触器の二次側に接続されるように前記第２の電磁接触器を切り換え、
前記単相３線式電力系統から前記第１の電磁接触器に給電される電力値が前記所定の値を超えた場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第１の電磁接触器が接続されていない側の電圧線に接続されるように前記第２の電磁接触器を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の給電システム。
【請求項１０】
前記単相３線式電力系統の給電が停止状態となった場合には前記第１の電磁接触器を非導通状態として前記自家発電装置から給電する状態とし、
その上で、前記別の単相負荷の前記他の線が前記第１の電磁接触器の二次側に接続されるように前記第２の電磁接触器を切り換え、その切り換えた状態において前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第１の電磁接触器が接続されていない電圧線に接続されるように前記第２の電磁接触器を切り換え直すことを特徴とする請求項９に記載の給電システム。
【請求項１１】
前記自家発電装置、前記表示装置、前記単相負荷、及び前記給電制御回路を無線または有線のネットワークで結び、それら装置、負荷間の情報交換を該ネットワークを通して行なうことを特徴とする請求項１ないし１０の何れかに記載の給電システム。
【請求項１２】
前記自家発電装置は燃料電池発電装置であることを特徴とする請求項１ないし１１の何れかに記載の給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相３線交流２００Ｖを給電する単相３線式電力系統に系統連系させた単相２線交流１００Ｖ出力の自家発電装置を備え、単相３線式電力系統の給電停止時に屋内の特定単相交流１００Ｖ負荷へ確実に給電する給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
分散型の自家発電装置の一つとして、都市ガスを原燃料として燃料電池で発電を行なう燃料電池発電装置が高効率で環境にも調和した装置として開発され実用化されつつある。特に、一般家庭用として１ｋＷ出力程度の小容量機種の開発が盛んに進められている。こうした小容量機種の開発は、電力系統と系統連系運転することにより一般家庭で消費する電力の大部分を賄い、電力会社からの購入電力を減らして光熱費を低減させることに狙いがある。
【０００３】
また、近年ではエアコンの大容量化、誘導加熱式クッキングヒータの普及等により一般家庭の受電電力が増加し、単相交流２００Ｖで動作する家電製品への給電が必要となってきている。一方で、従来通りの単相交流１００Ｖで動作する電化製品も多く、全ての電化製品の電源が２００Ｖ化される見込みは立っていない。従って、一般家庭でも単相交流２００Ｖと単相交流１００Ｖの双方を利用できる単相３線式電力系統方式による受電が一般的となっている。
【０００４】
ところで、燃料電池発電装置などの分散型の自家発電装置を商用電力系統に系統連系して運転を行なう場合、受電電力方式と発電装置の発電方式とは原則として同一とすることが、経済産業省による「系統連系技術要件ガイドライン」に規定されている。これに従えば、単相３線式電力系統と系統連系を行なうには、原則として自家発電装置の発電方式についても単相３線式、少なくとも単相交流２００Ｖ出力が必要となる。
【０００５】
しかし、例えば一般家庭用として開発されている１ｋＷ級の小容量燃料電池発電装置に採用されている燃料電池の出力電圧は、直流数十Ｖ程度であることが多い。この直流電圧を交流２００Ｖに変換するのは、昇圧比が大き過ぎて発電効率が低下する要因となる。従って、小容量燃料電池発電装置としては、単相２線交流１００Ｖで出力して単相３線交流２００Ｖを給電する単相３線式電力系統に系統連系することが好都合である。
【０００６】
また、前述の「系統連系技術要件ガイドライン」は、停電など商用電力系統の異常を検知した場合には、系統連系している自家発電装置を商用電力系統から解列制御することを要求している。多くの場合、この解列は自家発電装置内の制御リレーで行なわれる。従って一般家庭内においては、停電が発生し、更に自家発電装置が解列されると、当然のことながら商用電力系統に接続されている全ての負荷機器の動作が停止してしまうことになる。
【０００７】
一方で、自家発電装置そのものは、特に燃料電池発電装置においては、原燃料ガスの供給が停止しない限り単独での発電継続が可能な場合が多い。それゆえ、停電時でも自家発電装置から単独運転時用の別給電線を設けておき、ユーザーが個別に接続変更を行なえば対応は可能である。また、商用電力系統が復帰した場合には、通常、手動で元の接続状態に戻す場合が多い。しかし、こうした接続変更や手動操作は手間がかかるのみならずユーザーが外出等で不在の場合は対応できない欠点がある。そのため、商用電力系統に停電が発生した場合には、継続運転が可能な自家発電装置から負荷に給電が行なわれるように、給電系統が自動的に切り換われば一般家庭にとっては好都合である。
【０００８】
ところで、前述したように「系統連系技術要件ガイドライン」は、現状では受電電力方式と発電装置の発電方式とは同一であることを要求している。しかし、単相３線式電力系統と系統連系する場合、特に発電出力が十分に小さい場合には、例外的に単相２線交流１００Ｖ出力が許容される可能性がでてきている。その小容量の目安としては２ｋＷを目安とする等の内容が検討されている。従って、今後、規制が緩和されれば小容量自家発電装置については２ｋＷ程度を目安に、単相２線交流１００Ｖ出力でもって単相３線式電力系統への接続が許可される日も遠くないと考えられる。
【特許文献１】特開２００３−７０１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はかかる背景からなされたものでその課題は、単相２線交流１００Ｖ出力の自家発電装置を単相３線交流２００Ｖを給電する商用電力系統に系統連系して一般家庭の単相負荷に給電する給電システムであって、商用電力系統の異常時には確実な系統解列を行うと共に給電停止で支障を生ずる特定の単相交流１００Ｖ負荷に対しては確実に給電を継続できる給電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、単相３線交流２００Ｖを給電する単相３線式電力系統（４）に系統連系した単相２線交流１００Ｖ出力の自家発電装置（２）を使用して単一または複数並列接続された交流１００Ｖ単相負荷（７）に給電する給電システム（１）であって、前記自家発電装置と前記単相負荷とを並列接続し、その一方の共通線を前記単相３線式電力系統の中性線（Ｎ相）に、他方の共通線を何れか一方の電圧線（Ｒ相またはＴ相）に第１の電磁接触器（ＭＣ１）を介して接続した給電回路を構成し、前記自家発電装置と前記単相３線式電力系統とが共に正常に給電している状態においては前記第１の電磁接触器は導通状態とし、前記単相３線式電力系統からの給電が停止した場合には、前記第１の電磁接触器を非導通状態とすると同時に前記自家発電装置の発電を一時停止させ、その後に前記自家発電装置の給電を再開させ、該状態において前記単相３線式電力系統の給電が再開された場合には、前記自家発電装置による発電を一時停止させて前記第１の電磁接触器を導通状態とした後に該自家発電装置の発電を系統連系して再開することを特徴とする。
【００１１】
このような給電システムによれば、単相３線式電力系統が給電を停止した場合には、自家発電装置は確実に解列される。また、前記単相負荷は、単相３線式電力系統が給電を停止した状態でも給電を受けることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の給電システムにおいて、前記第１の電磁接触器は、前記単相３線式電力系統の電力の受電盤（５）内またはその近くに取り付けることを特徴とする。
このような構成とすれば、第１の電磁接触器の二次側配線に既設の配線を利用することが可能となる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の給電システムにおいて、前記自家発電装置の発電を完全停止させた状態では、前記第１の電磁接触器を無励磁にて導通状態とすることを特徴とする。
このような構成とすれば、第１の電磁接触器での消費電力を減らすことができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の給電システムにおいて、前記単相負荷を構成する一部または全ての単相負荷の電源取り入れ口付近に、前記第１の電磁接触器の二次側から給電を受ける専用コンセント（８ａ、８b ）を設けたことを特徴とする。
このような構成とすれば、第１の電磁接触器の二次側から給電を受ける重要単相負荷の給電、給電停止が容易となる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の給電システムにおいて、前記専用コンセントに、該専用コンセントに給電されている電力にて動作する表示装置（９ａ、９b ）であって前記単相３線式電力系統からの給電停止状態または前記自家発電装置の過負荷状態の何れか、またはその双方の状態を知らせる表示装置を取り付けたことを特徴とする。
このような構成とすれば、単相３線式電力系統からの給電停止または自家発電装置の過負荷状態を容易に知ることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の給電システムにおいて、前記専用コンセント毎に給電の優先レベルまたは優先順位を定めておき、前記単相３線式電力系統が給電停止状態となっている場合において前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、該優先レベルまたは優先順位を前記表示装置に表示するようにしたことを特徴とする。      
【００１７】
このような構成とすれば、自家発電装置が過負荷状態となった場合に運転を停止すべき負荷を容易に知ることができ、優先度の低い負荷からユーザーの手で運転停止することにより自家発電装置の過負荷状態を解消し、より優先度の高い負荷の給電を継続できるようになる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項４ないし６の何れかに記載の給電システムにおいて、前記専用コンセント毎に給電の優先順位を定めておくと共に該優先順位を定めた専用コンセントへの配線途中に個別電磁接触器（ＭＣ１３ａ、ＭＣ１３b ）を設け、前記単相３線式電力系統と前記自家発電装置とが共に正常に給電している状態においては該個別電磁接触器は全て導通状態とし、前記単相３線式電力系統の給電が停止し且つ前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、前記第１の電磁接触器は非導通状態とした上で、前記自家発電装置の過負荷状態が解消されるまで前記優先順位の低い方の専用コンセントから順に、それに接続された前記個別電磁接触器を非導通状態とすることを特徴とする。
このような構成とすれば、自動的に優先度の低い負荷から順に給電が停止されて自家発電装置の過負荷状態が解消されるため、優先度の高い負荷は引き続き給電を受けることかできる。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７の何れかに記載の給電システムにおいて、前記単相３線式電力系統の給電が停止状態となった場合には、前記単相負荷の一部または全部に対して、その消費電力を減少させるように指令信号を送ることを特徴とする。
このようにすれば、指令信号を受けた負荷がその消費電力を減少させることにより、自家発電装置の過負荷状態が解消されて給電が継続される。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８の何れかに記載の給電システムにおいて、前記単相負荷とは別の単相負荷（１５）を、その一線は前記単相３線式電力系統の中性線に接続し、他の線は前記第１の電磁接触器の二次側と前記第１の電磁接触器が接続されていない側の電圧線との何れかに第２の電磁接触器（ＭＣ２）で切り換えて接続できるようにした給電回路を構成し、前記単相３線式電力系統と前記自家発電装置とが共に正常に給電している状態において前記単相３線式電力系統から前記第１の電磁接触器に給電される電力値が所定の値以下である場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第１の電磁接触器の二次側に接続されるように前記第２の電磁接触器を切り換え、前記単相３線式電力系統から前記第１の電磁接触器に給電される電力値が前記所定の値を超えた場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第１の電磁接触器が接続されていない側の電圧線に接続されるように前記第２の電磁接触器を切り換えるようにしたことを特徴とする。
このような構成とすれば、単相３線式電力系統から給電される電力の相間アンバランスを改善することができる。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の給電システムにおいて、前記単相３線式電力系統の給電が停止状態となった場合には前記第１の電磁接触器を非導通状態として前記自家発電装置から給電する状態とし、その上で、前記別の単相負荷の前記他の線が前記第１の電磁接触器の二次側に接続されるように前記第２の電磁接触器を切り換え、その切り換えた状態において前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第１の電磁接触器が接続されていない電圧線に接続されるように前記第２の電磁接触器を切り換え直すことを特徴とする。
このような構成とすれば、自家発電装置が過負荷状態とならない限り別の単相負荷も、単相３線式電力系統の給電が停止しても引き続き給電を受けることが可能になる。
【００２２】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０の何れかに記載の給電システムにおいて、前記自家発電装置、前記表示装置、前記単相負荷、及び前記給電制御回路を無線または有線のネットワークで結び、それら装置、負荷間の情報交換を該ネットワークを通して行なうことを特徴とする。
このような構成とすれば、より複雑で柔軟な情報交換が可能となる。
【００２３】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１の何れかに記載の給電システムにおいて、前記自家発電装置として燃料電池発電装置を使用したことを特徴とする。
このような構成とすれば単相交流１００Ｖ出力で系統連系できるため、直流発電電圧の低い燃料電池の場合、２００Ｖ出力とする場合に比べて昇圧比を小さくできるため発電効率が向上する効果が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の給電システムによれば、単相３線式電力系統が給電を停止した場合に自家発電装置は確実に解列される。また、重要な単相負荷は単相３線式電力系統が給電を停止した状態でも引き続き給電を受けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下に本発明の給電システムの第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態の給電システム１の全体構成を示したブロック図である。給電システム１は、１〜２ｋＷ程度の小容量の自家発電装置２を備えた家庭向け、事務所向けの給電システムである。
【００２６】
自家発電装置２は、燃料電池２ａ、インバータ２ｂ、制御回路２ｃを備えて構成されており、燃料電池２ａで発電した直流電圧をインバータ２ｂで単相２線交流１００Ｖに変換して出力する。制御回路２ｃは自家発電装置２の発電のＯＮ／ＯＦＦ、発電電力、出力電圧、出力周波数、系統連系制御等の全ての制御を行なう。制御回路２ｃは、給電制御回路３とも接続されており、その指令に基づいて自家発電装置２からの給電の開始／停止を制御する。制御回路４ｃはまた、自家発電装置２の給電開始／停止、発電電力、過負荷状態などの運転状態を給電制御回路３に知らせる。
【００２７】
給電システム１は、単相３線交流２００Ｖを給電する商用の単相３線式電力系統４に接続されている。単相３線式電力系統４は、Ｒ相、Ｎ相、Ｔ相からなる３本の給電線により単相交流１００Ｖと単相交流２００Ｖの２種類の電圧を給電する。Ｎ相（中性線）は接地されており、Ｒ相、Ｔ相は電圧線で、Ｒ相−Ｎ相、Ｔ相−Ｎ相間で交流１００Ｖが、Ｒ相−Ｔ相間で交流２００Ｖが給電される。
【００２８】
単相３線式電力系統４の３本の給電線は、給電システム１が設置される屋内の入口付近に設けられた受電盤５内の配線用遮断器５ａを経て給電システム１内に引き込まれる。配線用遮断器５ａの二次側（負荷側）のＴ相給電線には第１の電磁接触器ＭＣ１が接続されており、自家発電装置２の出力線はその二次側（負荷側）給電線（以下、Ｔ１相給電線という。）とＮ相線との間に接続されている。自家発電装置２の出力である単相２線交流１００Ｖ出力は、このＴ１相−Ｎ相間に系統連系して供給される。
【００２９】
本給電システム１では、給電対象である負荷を一般負荷６と特定の単相負荷（請求項１に記載の単相負荷に相当。以下、特定単相負荷という。）７の２種類に分けて給電を行なうようにしている。ここで、一般負荷６とは、停電等でかなり長い間給電が停止しても問題となるような支障を生じない負荷を指す。例えば、電気洗濯機や乾燥機がこれに該当する。これに対して特定単相負荷７は、短時間の給電停止でも支障の生ずる重要負荷を指す。例えば、照明、ファックス、緊急情報取得手段としてのテレビ等がこれに該当する。
【００３０】
一般負荷６は、配線用遮断器５ａの二次側給電線に直接に接続する。ここで一般負荷６は、交流１００Ｖ、交流２００Ｖを使用する複数の負荷の集まりを意味している。これに対して特定単相負荷７は、自家発電装置２と並列にして共にＮ相（中性線）線と第１の電磁接触器ＭＣ１の二次側給電線であるＴ１相給電線との間に接続する。特定単相負荷７も単一負荷とは限らず、通常は単相交流１００Ｖを使用する並列接続された複数負荷の集まりである。
【００３１】
給電制御回路３は、給電システム１の給電制御を行なう回路である。給電制御回路３は、自家発電装置２の制御回路２ｃと接続されていて自家発電装置２の運転状態についての信号を受け取ることができる。また、逆に制御回路２ｃに対して自家発電装置２による給電の停止、開始を指示することができる。給電制御回路３には、単相３線式電力系統４から給電システム１に供給されているＲ相、Ｔ相の電流信号と、Ｒ相−Ｎ相間の電圧信号、Ｔ相−Ｎ相間の電圧信号も入力されている。
【００３２】
次に、給電システム１の作用について説明する。単相３線式電力系統４からの給電が正常に行なわれており、自家発電装置２も正常に発電できる状態にある時は、給電制御回路３は第１の電磁接触器ＭＣ１を導通させる。その上で、自家発電装置２の制御回路２ｃに対して、発電を開始し系統連系して発電電力を供給するように指示を出す。これにより、Ｔ１相−Ｎ相間には、単相３線式電力系統４と自家発電装置２の双方から電力が供給され、特定単相負荷７はその電力の供給を受けることができる。
【００３３】
次に、単相３線式電力系統４からの給電が停止した場合には、給電制御回路３は直ちに第１の電磁接触器ＭＣ１を非導通状態に切り換える。単相３線式電力系統４からの給電が停止したことは、給電制御回路３に入力されているＲ相−Ｎ相間の電圧信号が所定値以下に低下したことで検出する。このようにＲ相−Ｎ相間の電圧値で検出する以外に、単相３線式電力系統４の電力供給側から停電信号、異常信号が別途、出力される場合には、その信号を給電制御回路３に入力して給電停止を判断してもよい。
【００３４】
なお、給電制御回路３は内部に蓄電池を備えており、自家発電装置２の発電電力により充電を受ける。蓄電池を電源として動作するため、自家発電装置２の発電が停止した状態でも動作することができる。第１の電磁接触器ＭＣ１は給電制御回路３の内部電源で駆動される。第１の電磁接触器ＭＣ１は、自家発電装置２が故障等で完全停止した時には、単相３線式電力系統４より特定単相負荷７への給電を継続するために導通状態とされる。この時の給電制御回路３の消費電力を僅かでも少なくするため、第１の電磁接触器ＭＣ１は無励磁状態で導通するようにブレーク接点（ｂ接点）を使用して開閉するようにしてある。
【００３５】
給電制御回路３は、単相３線式電力系統４からの給電停止を検出して第１の電磁接触器ＭＣ１を非導通状態に切り換えると同時に、自家発電装置２の制御回路２ｃに対し、自家発電装置２からの給電を一時的に停止させる指令信号を送る。制御回路２ｃは、指令を受けて直ちにインバータ４ｂの動作を停止させ、給電を停止させる。
給電制御回路３は、第１の電磁接触器ＭＣ１が確実に非導通状態となったことを、第１の電磁接触器ＭＣ１の補助接点を使用して確認すると共に、自家発電装置２も給電を停止したことを制御回路２ｃからの状態信号を受信して確認する。この双方を確認した上で、給電制御回路３は制御回路２ｃに対して自家発電装置２の給電再開を指示する指令信号を送る。制御回路２ｃはその指令信号を受けてインバータ２ｂからの給電を再開させる。
【００３６】
これにより特定単相負荷７は、単相３線式電力系統４が給電停止した後の僅かの時間だけ給電を受けられないだけで、直ぐさま自家発電装置２からの給電を受けて運転動作を継続することができる。また、単相３線式電力系統４の給電停止と同時に第１の電磁接触器ＭＣ１が直ちに非導通状態とされるため、単相３線式電力系統４からの自家発電装置２の解列が確実に行なわれる。
【００３７】
このようにして自家発電装置２のみによる給電が再開された後には、給電制御回路３はＲ相−Ｎ相間の電圧値をチェックし、単相３線式電力系統４からの給電が再開されたか否かの判定を繰り返す。そして、その電圧値あるいは単相３線式電力系統４側からの信号により給電再開を確認した場合には、制御回路２ｃに対して自家発電装置２の給電停止指令信号を送る。制御回路２ｃはその指令信号を受けて給電を停止させ、給電停止状態の信号を給電制御回路３に送る。給電制御回路３はそれを確認して、第１の電磁接触器ＭＣ１を導通状態とする。そして、その導通状態を補助接点を使用して確認した後、制御回路２ｃに対して自家発電装置２の給電を再開させる指令信号を送る。制御回路２ｃはその指令信号を受けて、単相３線式電力系統４に系統連系して自家発電装置２からの給電を再開させる。以上の制御操作により、給電システム１は単相３線式電力系統４と自家発電装置２の双方から給電が行なわれる正常状態に復帰する。
【００３８】
このような給電制御により、重要な単相負荷である特定単相負荷７は、単相３線式電力系統４が給電停止したとしても、２度の短時間だけ給電を受けられないだけで、その運転動作を継続することができるようになる。
次に、上述のような給電制御を行なったとしても、単相３線式電力系統４の給電が停止し自家発電装置２からのみ給電している状態では、自家発電装置２の発電電力が特定単相負荷７が必要とする需要電力に対して不足する状態が生じ得る。このような状態に対処するために本実施形態の給電システム１が採用している対策について説明する。
【００３９】
重要な単相負荷である特定単相負荷７は、通常は複数の負荷から構成されている。本実施形態では、特定単相負荷７を構成する個々の負荷毎に、その負荷に給電するための専用コンセントを設けている。図２は、専用コンセント付近の接続関係を説明する配線図である。
図２は、特定単相負荷７が２つの単相負荷７ａ、７ｂにより構成されている場合を例示している。単相負荷７ａ、７ｂには、それぞれに対応して専用コンセント８ａ、８ｂが取り付けられている。専用コンセント８ａ、８ｂには、Ｔ１相−Ｎ相間の電圧が給電される。専用コンセント８ａ、８ｂは、対応する単相負荷７ａ、７ｂの近くに取り付けられる。従って、給電システム１を既設の屋内配線が施してある家庭内、事務所内に改造工事で構築する場合には、専用コンセント８ａ、８ｂまでのＴ１相、Ｎ相の給電線として既設の給電線を利用することができる。このようにＴ１相給電線として既設の給電線を流用する場合には、第１の電磁接触器ＭＣ１を受電盤５内またはその近くに取り付けるとよい。そうすることによって配線工事費用を削減することができる。
【００４０】
本実施形態の給電システム１では、更にそれら各専用コンセント８ａ、８ｂ毎に、その近くまたはその専用コンセントと一体に構成して表示装置９ａ、９ｂが取り付けてある。表示装置９ａ、９ｂは、それが付属する専用コンセント８ａ、８ｂから電源供給を受けている。表示装置９ａ、９ｂの上には、単相３線式電力系統４の給電が停止状態にあることを表示する表示ランプ１０ａ、１０ｂ、自家発電装置２が過負荷状態にあることを表示する表示ランプ１１ａ、１１ｂが取り付けてある。これらの表示ランプの点灯は、給電制御回路３からの信号によって制御される。従って、この表示ランプの点灯状態からユーザーは、単相３線式電力系統４の給電停止状態、自家発電装置２の過負荷状態を容易に知ることができる。
【００４１】
更に、この表示装置９ａ、９ｂ上には、その専用コンセント８ａ、８ｂへの給電の優先レベルを表示する表示器１２ａ、１２ｂが取り付けてある。この優先レベルは、単相３線式電力系統４が給電停止状態となり自家発電装置２のみから給電している場合において、自家発電装置２が過負荷状態となった場合の給電優先度を表わすもので、その優先レベルは予め決定して給電制御回路３内に記憶させてある。その表示は、自家発電装置２のみから給電が行なわれている場合において、自家発電装置２が過負荷状態となった時に給電制御回路３からの信号を受けて表示される。なお、この場合における自家発電装置２の過負荷状態とは、自家発電装置２が過負荷耐量の範囲内でまだ発電を継続している状態をいう。
【００４２】
ユーザーは、表示ランプ１１ａ、１１ｂによって自家発電装置２が過負状態にあることを知った場合には、表示器１２ａ、１２ｂによって給電の優先レベルを確認し、優先レベルの低い専用コンセント８ａ、８ｂに接続されている負荷から順に運転を停止させる。これにより自家発電装置２の過負荷状態が解消され、自家発電装置２の過負荷状態が継続して自家発電装置２の発電が停止してしまう事態を回避することができる。
【００４３】
優先レベル用の表示器１２ａ、１２ｂとしては、例えば数字表示器を使用するのが適当であるが、表示器を取り付けずに自家発電装置２の過負荷状態を表示する表示ランプ１１ａ、１１ｂを、優先レベルの低い専用コンセントほど早い周期で点滅させてユーザーに知らせるような方法で代替えしてもよい。なお、優先レベルに代えて、優先順位を用いてもよい。優先順位を採用する方が優先レベルを用いる場合よりも、より細かい制御が可能になる。
【００４４】
また、自家発電装置２が過負荷状態となった場合には、専用コンセント８ａ、８ｂに接続された単相負荷７ａ、７ｂに対して、その消費電力の減少を要求する信号を給電制御回路３より送るようにするとよい。単相負荷７ａ、７ｂがそのような要求信号を受け入れて消費電力を減少させられるような仕様の負荷である場合には、特定単相負荷７全体としての消費電力が減少して自家発電装置２の過負荷状態が解消されることがある。
【００４５】
図３は、自家発電装置２が過負荷状態となった場合に、その過負荷状態を解消するために更に積極的な対策を採った別の実施形態である。図３では、各専用コンセント８ａ、８ｂへの給電線の途中に個別電磁接触器ＭＣ１３ａ、ＭＣ１３ｂを取り付け、各専用コンセント８ａ、８ｂへの給電のＯＮ／ＯＦＦを制御できるようにしてある。個別電磁接触器ＭＣ１３ａ、ＭＣ１３ｂを追加してある以外は、図２と同様である。
【００４６】
個別電磁接触器ＭＣ１３ａ、ＭＣ１３ｂは、給電制御回路３によってその導通／非導通が制御される。単相３線式電力系統４が給電停止状態となり自家発電装置２のみから給電している場合において、自家発電装置２が過負荷状態となった場合には、給電制御回路３は予め決めておいた優先レベルまたは優先順位に従い、優先度の低い専用コンセントに接続された個別電磁接触器から順に非導通状態として給電を停止させる。このようにすれば、過負荷状態が解消するまで強制的に負荷電力が減少させられるので、自家発電装置２の過負荷状態は短時間内に確実に解消される。
【００４７】
（第２の実施形態）
図４に、本発明の第２の実施形態の全体構成をブロック図で示す。図４に示す給電システム１ａは、図１の給電システム１に別の単相負荷（請求項９に記載の別の単相負荷に相当）１５と第２の電磁接触器ＭＣ２とを新たに追加したものである。
別の単相負荷１５も単一負荷とは限らず、一般には交流１００Ｖを使用する並列接続された複数負荷の集まりである。別の単相負荷１５の片側の線はＮ相（中性線）線に接続され、他方の線は第２の電磁接触器ＭＣ２の切り換えにより電圧線であるＲ相またはＴ１相給電線に接続されるようになっている。第２の電磁接触器ＭＣ２は、ブレーク接点（ｂ接点）とメイク接点（ａ接点）とを有する電磁接触器であり、その切り換えは給電制御回路３によって制御される。
【００４８】
この追加した第２の電磁接触器ＭＣ２の切り換え制御は次のようにして行なう。単相３線式電力系統４からの給電が正常に行なわれている状態において、Ｔ相−Ｎ相給電線により給電システム１に供給される電力が予め設定した所定値以下である場合には、別の単相負荷１５は、第１の電磁接触器ＭＣ１が接続されている電圧相であるＴ相とＮ相（中性相）との間に接続されるように第２の電磁接触器ＭＣ２を切り換える。反対に、Ｔ相−Ｎ相給電線により給電システム１に供給される電力が前記所定値を超えた場合には、第１の電磁接触器ＭＣ１が接続されていない電圧相であるＲ相とＮ相（中性相）との間に接続されるように第２の電磁接触器ＭＣ２を切り換える。
【００４９】
このような切り換えを行なえば、単相３線式電力系統４から給電される電力の相間アンバランスを軽減させることができる。なお、Ｔ相−Ｎ相給電線により給電システム１に供給される電力は、Ｔ相電流及びＴ相−Ｎ相間の電圧信号が給電制御回路３に入力されているので、それらの瞬時値を掛算して、あるいは電力計を使用することによって求めることができる。
【００５０】
上記の切り換えは、単相３線式電力系統４からの給電が正常な場合についての切り換えであったが、そのような給電を継続している途中で、単相３線式電力系統４からの給電が停止状態となった場合について次に説明する。
単相３線式電力系統の給電が停止状態となった場合には、最初に第１の実施形態の場合と同様に、給電制御回路３は第１の電磁接触器ＭＣ１を非導通状態に切り換えると同時に、自家発電装置２からの給電を一時的に停止させる。そして、第１の電磁接触器ＭＣ１が非導通状態となったことを第１の電磁接触器ＭＣ１の補助接点を使用して確認すると共に、自家発電装置２も給電を停止したことを制御回路２ｃからの状態信号を受信して確認する。この双方を確認した後に自家発電装置２の給電を再開させる。
【００５１】
続いて、給電制御回路３は前記別の単相負荷１５が第１の電磁接触器ＭＣ１の二次側のＴ１相給電線とＮ相（中性線）から給電を受けるように前記第２の電磁接触器ＭＣ２の切り換えを行なう。そして、その切り換えた状態において自家発電装置２が過負荷状態とならなければそのままの状態で給電を継続するが、切り換えたことにより、また切り換えた状態での給電中に自家発電装置２が過負荷状態となった場合には、前記別の単相負荷１５を第１の電磁接触器ＭＣ１の二次側のＴ１相給電線から切り離し、第１の電磁接触器ＭＣ１が接続されていない電圧線であるＲ相給電線とＮ相（中性線）との間に接続されるように第２の電磁接触器ＭＣ２の切り換えを行なう。
【００５２】
このような切り換えを行なうこととすれば、単相３線式電力系統の給電が停止したとしても自家発電装置２が過負荷状態とならない限り、別の単相負荷１５も継続して給電を受けることができる。
【００５３】
（変形の実施形態）
前記第１、第２の実施形態においては、第１の電磁接触器ＭＣ１は一方の電圧線であるＴ相に接続したが、これは他の電圧線であるＲ相に接続してもよい。この場合には、特定単相負荷７及び自家発電装置２は、Ｒ相とＮ相（中性相）との間に接続する。
【００５４】
また、これまでの実施形態では、給電制御回路３と、自家発電装置２、表示装置９ａ、９b 、単相負荷７ａ、７b とは個別の信号線で接続する方式を採用してきたが、これに代えてこれら装置、負荷間を有線又は無線のネットワークで結んで情報交換をするようにしても良い。そのようにすれば、より複雑で柔軟性のある情報交換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施形態にかかる給電システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の専用コンセント付近の給電回路である。
【図３】第１の実施形態の専用コンセント付近の他の給電回路である。
【図４】第２の実施形態にかかる給電システムの全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１は給電システム、２は自家発電装置、３は給電制御回路、４は単相３線式電力系統、５は受電盤、６は一般負荷、７は単相負荷（特定単相負荷）、８ａ、８ｂは専用コンセント、９ａ、９ｂは表示装置、１５は単相負荷（別の単相負荷）、ＭＣ１は第１の電磁接触器、ＭＣ２は第２の電磁接触器、ＭＣ１３ａ、ＭＣ１３ｂは個別電磁接触器を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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