(57)【要約】【課題】起動電力消費の大きい負荷（２０）を電力グリッド（１２）から始動し、次に、消費電力の小さい経常運転用に当該負荷を発電機（２２）に切り換え、それによって、当該負荷（２０）を初期起動可能な大容量発電機の必要性を回避する電源（１０）を提供する。【解決手段】本電源は電力グリッドと発電装置（３０）と電力使用装置すなわち負荷（２０）とスイッチ機構（４０）とを接続する導体（１５）を有し、スイッチ機構（４０）は１）発電装置（３０）から電力グリッド（１２）を分離し、２）電力使用装置（２）の初期起動のために電力グリッド導体（１５）を電力使用装置（２）に接続し、３）初期起動の後において発電装置（３０）を電力使用装置（２０）に接続する。更に、本電源（１０）は、グリッド停電の期間中に臨界エネルギ需要の予備供給源としても使用するこができる。
2004500790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源であって、
ａ　電力グリッドに接続する導体と、
ｂ　発電装置と、
ｃ　電力使用装置と、
ｄ　スイッチ装置とを有し、
前記スイッチ装置において、
１）前記電力グリッドを前記発電装置から分離し、
２）前記電力使用装置の初期起動のために前記電力グリッド導体を前記電力使用装置に接続し、
３）初期起動の後において前記発電装置を前記電力使用装置に接続する
電源。
【請求項２】
前記電力使用装置が起動に際して起動後運転に際して使用する電力の少なくとも約１．５倍の電力を使用する請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記電力使用装置が空調装置である請求項１に記載の電源。
【請求項４】
前記発電装置が原動機によって駆動される発電機を有する請求項１に記載の電源。
【請求項５】
前記原動機用エネルギ供給源として炭素を基礎とする燃料が使用される請求項４に記載の電源。
【請求項６】
更に、前記電力使用装置を前記電力グリッド導体から前記発電装置に切り換える以前に前記原動機に供給される炭素を基礎とする前記燃料の量を増加する手段を有する請求項５に記載の電源。
【請求項７】
炭素を基礎とする前記燃料が天然ガスである請求項５に記載の電源。
【請求項８】
更に、前記電力使用装置を前記電力グリッド導体から前記発電装置に切り換える以前に前記原動機の出力速度を上げる手段を有する請求項４に記載の電源。
【請求項９】
前記発電装置が前記電力使用装置の経常運転電力需要にのみ適合するようにサイズ決定される請求項１に記載の電源。
【請求項１０】
前記発電装置のサイズが前記電力使用装置の初期起動用として不十分である請求項１に記載の電源。
【請求項１１】
更に、前記導体にのみ接続された少なくとも１つの回路を有する請求項１に記載の電源。
【請求項１２】
更に、前記電力グリッドがオンである時には前記スイッチ機構によって前記電力グリッドに接続され、前記電力グリッドがオフである時には前記発電装置に接続される少なくとも１つの回路を有する請求項１に記載の電源。
【請求項１３】
前記発電装置の容量が前記電力使用装置の経常運転電力需要に適合するようにサイズ決定される請求項１に記載の電源。
【請求項１４】
更に、前記電力グリッドがオンである時には前記スイッチ装置によって前記電力グリッドに接続され、前記電力グリッドがオフである時には前記発電装置に接続される少なくとも１つの回路を有し、前記電力グリッドがオフである時に前記スイッチ装置が前記電力使用装置を前記発電装置から切り離す請求項１に記載の電源。
【請求項１５】
前記電力グリッドがオフになった後の事前決定された期間中は前記電力使用装置が前記発電装置に接続された状態を前記スイッチ装置が保持する請求項１に記載の電源。
【請求項１６】
前記スイッチ装置がソリッドステート装置である請求項１に記載の電源。
【請求項１７】
更に、前記電力グリッドに関する電圧センサと、前記発電装置に関する第２電圧センサと、パルスの一時的な合致が生じる時を判定する同期化センサとを有し、前記のパルスの合致が生じる時に前記スイッチ装置が前記電力使用装置を前記グリッドから前記発電装置に切り換える請求項１に記載の電源。
【請求項１８】
線間電圧がゼロである時に前記スイッチ装置が前記電力使用装置を前記電力グリッドから前記発電装置に切り換える請求項１７に記載の電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願へのクロス・レファレンス
本出願は、あたかも完全に記載されたかのように引用によりその全てがここに組み込まれている１９９９年２月１１日提出の米国暫定出願６０／１１９，７０１の特典を主張する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
発明の背景
１．発明の属する分野
本発明は電力供給システムに関し、更に詳細には電力グリッドソースおよびスイッチ機構を備えた電力発生源（発電機）を有する電力供給システムに関する。ここに、前記スイッチ機構は、１）電力発生装置からグリッドを電気的に分離し、２）電力使用装置（負荷）をグリッドから起動し、３）グリッドからの初期起動後において負荷を作動させるために電力発生装置を使用する。グリッド起動を使用することにより、発電機は、起動負荷容量でなく経常運転に適合するように「アンダーサイズされること（小型化）」が可能である。更に、発電機は、電力グリッドがダウンした時のバックアップ（予備）電源としても使用可能である。この場合「小型化された」発電機は、臨界回路の起動と運転の予定作成に知能（インテリジェント）負荷制御を使用することにより十分に利用される。
【０００３】
【従来の技術】
２．発明の背景
公共事業の規制解除および競争市場の開設に起因して電力業界には多くの変化が発生しつつある。この種の変化の１つは、顧客への電力価格と電力受け渡し実コストに従った電力価格付けの重要性が増大することである。電力の受け渡しコストは需要の強力な関数であり、時間経過と共に実質的に変化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在、大部分の住宅関係および軽商業における電力顧客には均一な電力料金が請求されており、電力料金は年間を通じて同じであるか、せいぜい季節毎に変わる程度である。計量（メータリング）およびデータ伝送における技術的進歩は電気メータの進歩を促進し、住宅顧客を含む全ての顧客に対してリアルタイム電力価格付けを可能にする。リアルタイム価格付けは、電力供給者が、発電および送電コスト、配電容量、及び、その時々の支配的の他の市場状況に応じて、一日または季節を通じて時間経過と共に消費者への電力コストを変えることを可能にする。その結果は、ピーク外期間中の電力コストを低下させ、ピーク期間中のコストを上昇させる。電気空調に関する需要は殆どの電力的地域において一般にピーク期間中に発生する。従って、全体としての合計コストが低くなるとしても、空調用電力コストは現在よりも将来において実質的に高くなることが予測される。
【０００５】
電力業界の規制緩和の別の影響はグリッド電力の信頼性低下の可能性があることである。この影響は、実際には起きないとしても、少なくとも、顧客の間に不安感を起こさせる。既に育まれている自然災害による過大な停電事故についての不安にこの影響が組合わされると、予備（スタンバイ）又は非常事態における現場発電能力の需要が増大することが予測される。
【０００６】
ただし、現場発電のための方策に関する現状は希望とは程遠い。現状では、自家所有者および小規模業者は、電力グリッドからの電力使用が出来ない期間に限って電力を供給するために、予備発電機を購入して設置している。これらの装置は一般に自動切り換えスイッチを介して作動し、グリッド電力の停止と同時に発電機を作動させ、選定済みの「臨界負荷」をグリッドバス（母線）から発電機からの電力に切り替える。臨界負荷には、一般に、食品貯蔵（冷蔵庫及びフリーザ）、炉、下水ポンプ、井戸ポンプ（井戸を持っている場合）、及び、少なくとも１つの照明回路が含まれ、この種の項目数は増加する傾向にある。
【０００７】
電動機（表に記載された項目から照明負荷のみを除く）の起動は、発電機のザイズ決定に大きく影響する。一般的な電動機は、安定した運転に必要な電流の３倍以上の起動電流を必要とする。従って、通常運転に１ｋＷを必要とする電動機（炉用送風機、または、冷蔵庫コンプレッサ）は、起動に利用可能な容量が３から５ｋＷの発電機を必要とする。これは、予備用発電機に問題を提起する。理由は、発電機は最悪状態負荷を対象にサイズ決定しなければならないことに因る。予備発電機を備えた一般的な世帯について、この種の状況を表１に示す。
【０００８】
表１
予備発電機のサイズ決定用としての最悪状態における臨界負荷
装置                    起動負荷              経常運転負荷
冷蔵庫                    ２２００                  ７００
フリーザー                ２２００                  ７００
下水用ポンプ              ２１００                １０００
井戸ポンプ                ２１００                １０００
照明                      １０００                １０００
炉                        ２３５０                  ８７５
合計                    １１９５０                ５２７５
【０００９】
起動状態において容量の大きい発電機を必要とするので、現場発電が高価になる傾向にあることは明白である。更に、停電が発生することは少なく、停電の継続時間は限定されるので、この容量はほとんど使用されない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、大きい電力負荷装置に対する電力コストを節減するシステムを提供することにある。
本発明の目的は、空調システム用の電力コストを節減するシステムを提供することにある。
本発明の目的は、停電期間中の臨界需要のための予備電力を供給するシステムを提供することにある。
本発明の目的は、発電用に化石燃料エンジンを利用するシステムを提供することにある。
本発明の目的は、長寿命の駆動エンジンを備えた発電システムを提供することにある。
本発明の目的は、高効率の駆動エンジンを備えた発電システムを提供することにある。
本発明の目的は、システム自体の起動電力が大きくない比較的小さい発電システムを提供することにある。
本発明の目的は、電気作動の家庭用器具の経常負荷のみに適合する小サイズの発電機を提供することにある。
本発明の目的は、電気作動する装置の起動電力を電力グリッドから供給し、その後では、発電機から当該装置を作動させるスイッチを提供することにある。
本発明の目的は、パワー倍率生成デバイスを供給するために電力グリッドのピーク期間中には電気作動装置に電力節減（エネルギコストの節減）を提供し、１つ又は複数の臨界電力需要用のバックアップ電力を提供することにある。
本発明の目的は、発電装置、および、電気装置を電力グリッドから起動し、電気装置を起動した後で発電装置からの経常運転が後続することを可能にするスイッチを提供し、かつ、停電期間中における１つ又は複数の臨界電力の需要に対するバックアップ電力源としての発電装置の使用を提供することにある。
本発明の目的は所有する臨界負荷の管理計画を選択的および知能的に立案することによって小型化された発電装置を最も適切に使用することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明の概要
本発明は、大きい起動電力消費のための電力グリッドと起動後の低電力消費用の発電機の間で負荷を切り替えることのできる電源である。本電源は、電力グリッド、発電装置、電力使用装置（負荷）およびスイッチ機構を接続する導体を有する。前記スイッチ機構は、１）発電装置から電力グリッドを分離し、２）電力使用装置の初期起動のために電力グリッド導体を電力使用装置に接続し、３）初期の大電力消費起動の後で発電装置を電力使用装置に接続する。
【００１２】
電源は、グリッド停電に際して、例えば生命維持、冷凍、及び、同様のシステムなどの臨界回路に動力を供給するためにも使用えきる。本電源システムは多種多様な発電装置を使用できるが、化石燃料を使用する低保守整備の天然ガス燃焼エンジンを使用すると特に有利である。
【００１３】
グリッドは大負荷電力使用装置の起動に用いられるので、この種装置の経常運転負荷にのみ適合することは大幅なコスト節減が提供される。従って、発電装置は、大電力消費の起動条件でなく、負荷の経常運転消費条件にのみ適合することを必要とする。実際に、発電機は起動電力消費の大きい装置の起動が可能である必要はない。
【００１４】
本スイッチ装置の使用に特に適した大負荷装置は空調ユニットである。この種のユニットの起動消費電力は大きく、電力消費のピーク期間中に大量の電力を使用する。空調装置をグリッドから起動し、次に、本発明のスイッチ装置を使用して、ガス駆動発電システムに切り替えることにより、低コストのガスエネルギ源を利用することが可能である。更に、この仕方で発電機を使用すると、過去においては短期間だけ必要とされるエネルギ状態の場合以外には殆ど使用されなかった多数の装置の使用が可能である。
【００１５】
本発明は、基礎的切り替え機能に加えて、無負荷から全負荷状態へ発電機を円滑に遷移させる燃料濃縮およびエンジン速度増加実施の形態であることを特徴とする。本発明の特に顕著な利点が小型化された電源の使用であるという事実から、上述の特徴は特に重要である。
【００１６】
グリッドが停電した場合には、例えば冷凍、健康維持、下水ポンプ、照明、および、ホームオフィスに備えられた装置のための臨界回路を維持する電力源となるのは発電機である。この装置を、起動頻度またはサイクリング、継続使用期間、延期使用の可能性等に関して分類することにより、最大消費電力技法から更に大きい容量を達成することが可能である。この種の知能的（インテリジェント）負荷制御は、小さい発電機が最大４０％増しの大きいサービスを提供することを可能にする。これは、インテリジェント負荷制御なしでは到底期待できないことである。
【００１７】
本発明の更に別の特徴は、グリッドが停電した場合に、短期間であれば、発電機によって負荷を作動させることが可能なことである。一般に、そのような状況においては、グリッドが停電した時に、発電機によって作動していた負荷も作動を停止する。ただし、極く短期間だけ負荷が運転を継続することを可能にすれば、グリットの停電が極めて些細な性質のものであれば、間違った起動およびサイクリングを防止できる。このような運転継続は安定化およびエネルギ資源の更に効率的な割当を可能にする。
【００１８】
本発明の更に別の特徴は、従来、リレーと接点によって制御されていた全ての操作機能を制御するために、例えばマイクロコンピュータのようなソリッドステート装置を使用することである。これは、従来必要とされていた自動切り換えスイッチを含む従来型ハードウェアの使用を排除することによって、システム全体の信頼性を高め、コストを大幅に節減するという特に顕著な利点をもつ。更に、ソリッドステート装置は、グリッド電圧および発電機電圧の両方のサンプリングを可能にする。位相のずれた電源を使用することによって、切り替え期間中に低性能操作が行われることにより、無差別な切り替え操作が行われることもあり得るが、効果的な切り替えを実施するためにグリッドと発電機をロックする必要のないことが発見された。電動機の速度と共に発電機の電圧出力が変動するので、グリッド上で発見された一定の位相関係により周期的な位相合わせが自動的に行われる。グリッドと発電機の両方を監視することにより、グリッドと発電機が調和する時間を利用し、この種の瞬間に切り替えを行うと同時に、ゼロ電圧において切り替えを実施するために、２〜３マイクロセカンドだけ早期に切り替えを開始することが可能である。
【００１９】
本発明の記述その他の目的、特徴、及び、利点は、本発明の１つ又は複数の好ましい実施の形態が詳細に記述され、添付図に示されている以下の開示から明白になるはずである。本発明の利点を一切犠牲にすることなく、また特許請求の範囲から逸脱することなしに、手順、構造上の特徴、及び、部品の配置構成における改変が可能であることは当該技術分野における同業者にとっては明白であるものと思われる。
【００２０】
図に示す本発明の好ましい実施の形態の説明に際して、説明を明瞭にするために特定の用語が用いられる。ただし、このようにして選択した特定の用語によって本発明が限定されることを意図するものでなく、各特定用語には同様の目的を達成するために同様の仕方において作動する全ての技術的等価体が含まれていることを理解されたい。
ここには本発明の好ましい一実施の形態が示されているが、図示および記述された構造の様々な変更および改変は本発明の基礎となる基本原理から逸脱することなしに実施され得ることを理解されたい。
従って、添付請求項の範囲またはそれらの妥当な等価体によって必然的に修正される場合を除き、このタイプの変更および改変は本発明の趣旨および範囲に含まれるものと見なされる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
発明の詳細な説明および好ましい実施の形態を実施する最良の態様
先ず図１を参照することとし、本発明の電源は一般的に数字１０によって示され、例えば公共事業、商業電力供給会社、政府、個人配電網または共同組合などのような電力供給者によって運用される電力グリッド１２（以後「グリット」と称する）に接続された電力グリッド導体１５、負荷２０、電力源３０およびスイッチ機構４０を有し、このスイッチ機構は、１）グリッド１２を常時電源３０から分離し、２）大電力を消費する初期起動に際して負荷２０を電力グリッド導体１５に接続し、３）初期の大電力消費がグリッドによって軽減された後に負荷２０を電源３０に接続して、電力消費を操作する。
【００２２】
従来型の予備（スタンバイ）電源ではできない本発明独特の特徴の１つは、装置２０がグリッドから初期起動された後で、スイッチ機構４０により、電源３０がよりコスト効率のよい電源となり装置２０に通常運転電力を供給することを可能にすることである。その結果、電源３０は、装置２０の大きい始動電力消費量でなくて経常運転消費量に適合するようにサイズ決定可能である。即ち、電源３０は、負荷２０を起動するに必要なサイズよりも小さくすることが可能である。このようにサイズが小さいことは、発電機コストを大幅に節減し、かつ運転効率を改善する利点をもつ。その上、次に検討するように、更に洗練されたスイッチ機構４０は、電源３０を、グリッド電力の故障が発生した時に必要な臨界電力用の従来型予備電力ユニットとして使用することを可能にする。電源３０は、風力、水力、蒸気、太陽および化石燃料によるエネルギ供給源、例えば、風車、ガスタービン、燃料電池、光電池、および、例えばプロパン、ガソリン、ディーゼル、天然ガスなどの燃料で作動する炭素を基礎とする燃料を燃焼する内燃機関を含む内燃機関などを含むあらゆる適当なエネルギ供給源（原動機２４；図２参照）を使用できる。特にグリッド需要がピークに達する時間帯のように、電源３０の運転コストがグリッド１２からの電力コストより少ない時には、スイッチ機構４０はピーク電力コストを節減するさらなる利点を持つ。
【００２３】
図１に示すように、スイッチ機構４０は、電源３０からグリッド導体１５を分離し、かつ、装置２０の負荷を接点Ａを経由するグリッド電力から接点Ｂを経由する電源電力への切換えに役立つ分離および切換えスイッチＳ−１を有する。接点Ｃを有するリレーＳ−２は、電力切り換えスイッチＳ−１の制御に用いられる。スイッチコマンド信号４２はＳ−２に電圧を印加してＳ−１のコイルを励磁して、それによって、負荷２０をグリッド１２から電源３０へ切換える。
【００２４】
装置２０の初期起動に際して、接点Ｃは開き（Ｓ−２のコイルには電圧が印加されていない）、装置２０は、Ｓ−１内の接点Ａを経てグリッド導体１５から起動電力を受け取る。起動の後で、スイッチコマンド信号４２はＳ−２のコイルに電圧を印加し、Ｓ−１のコイルを付勢して、接点Ｂを経て負荷２０を電源３０へ切り換える。装置２０が作動していない時にはスイッチＳ−２が切れ、従って点接Ｃが開き、Ｓ−１のコイルから電圧を除き、元の位置に戻して、点接Ａが閉じられ、装置２０の電力負荷の次回起動を待機する。スイッチコマンド信号４２は、手動で作動させるオン／オフスイッチと同様に簡単であっても差し支えない。起動時間が予測できる負荷の場合には、スイッチコマンド信号４２は、例えばタイマ、電気機械装置、または、電気式遅延回路などの装置、または、Ｓ−２のコイルへの作動化（励磁）電圧印加に先立つ電源３０の始動シーケンスの時間によってさえ提供可能な程度の適当な後続遅延によって負荷をオンする装置であっても差し支えない。その代りに、スイッチコマンド信号は負荷自体から導出されても差し支えない。例えば、負荷２０が電動機である場合には、電動機シャフトの角速度に比例する出力信号を生成する電気機械式装置をスイッチコマンド信号として使用できる。そのような場合、スイッチコマンド信号４２は、電動機が運転速度である場合に限り、Ｓ−２へ電圧を印加させる。同様に、負荷が正常運転状態にある時に限りＳ−２への電圧印加を可能にし、そうでなければ、負荷が大電流消費状態（起動状況）または消費電流ゼロ（オフ）状態である時に、Ｓ−２への電圧印加を終結させるように、Ｓ−２に電圧を印加するスイッチコマンド信号として負荷電流センサを使用できる。電圧は、グリッド導体１５、電源３０、または、バッテリ（図示せず）のような独立した電源を介してＳ−２のコイルへ印加することも可能である。
【００２５】
本発明にかかる電源は、建築物の主要電力負荷を構成する住宅または商業用建築物の空調ユニットと共に使用すると特に有用である。本発明は、比較的小さいバックアップ電源３０を可能にし、停電に際してバックアップの電力を供給するだけでなく、空調ユニットの起動時電力消費を操作するために大きいサイズの電源３０を必要とすることなしに、空調ユニット運転の効果的な方法も提供する。電源３０の使用は、グリッド電力コストが電源３０の運転コストを超過するようなグリッド電力需要がピークに達する時間帯において特に有利である。
【００２６】
図２は、一般的な住宅または商業用建物における本発明にかかる電源システムの使用を示す。グリッド（電力会社線）からの電力は一般的な電気的需要、家庭用品、オフィスイ設備、医療装置用の差し込み電源、生命維持装置および治療システム、テレビジョンのようなリクリエーションおよび娯楽設備、ラジオ、ＣＤプレーヤー、等々、および種々様々な形式の照明を含む多種多様な目的のために使われる差し込み電源でない他の目的には、グリッドに恒久的に接続して使用されることが多い。この種の目的には、加熱、冷凍、照明、或る種の家庭用品、および、広範囲に亙る多種多様な産業的使用が含まれる。
【００２７】
種々の用途は、臨界および非臨界需要が混合されている。非臨界需要は、停電に際して、人命および資産が損なわれることのない電気需要を意味する。この種の需要は、非臨界回路１４のような「非臨界」回路によって供給される。臨界需要は、停電の場合に、例えば、暖房、冷凍、警備システム、下水ポンプ、井戸ポンプ、医療、及び、生命維持システム等に関連して人命または資産が損なわれるような電力需要を意味する。この種の需要は、例えば臨界回路１６のような「臨界」回路によって供給される。
【００２８】
第３のカテゴリには、例えば空調、電動機、加熱コイル、機械、および、実質的な量の電力を使用するこれに類する装置のような装置（一般にの大負荷）２０が含まれる。更に、この種装置は一般に起動消費電力が大きく、起動すれば、遥かに小さい経常電力消費で作動する。この種の装置の起動消費電力は一般に経常運転消費電力の少なくとも１．５倍であり、起動電力が経常電力の３倍から６倍に達することも珍しくない。本発明の利点を最大限に利用できるのは、その好例が家庭用空調システムであるような、非臨界性のこの種装置２０である。
【００２９】
電力を配分し、導体１５を介してパワーグリッドへ接続されている各種回路を保護するためには、通常、１つか又は複数の計量装置と、遮断器またはヒューズなどの保護装置を備えた負荷中心が用いられることを理解されたい。当該技術分野における同業者であれば、これらの構成、必要性、用途、および、配置については認識済みであるはずなので、説明を明瞭にするためにこれらの装置は図示されていない。同様に、当該技術分野における同業者であれば、グリッド（会社線）および電力回路が例えば交流２４０或いは１２０ボルトのような一般に比較的高い電圧であり、同時に、例えばＳ−１からＳ−４までに使用されているソレノイド用制御回路は、例えば交流２４ボルトのように一般に比較的低い電圧であることは認識済みのはずである。一般に、高いグリッド電圧または電源電圧は、適当な逓降変圧器（図示せず）を使用して、低い方の制御回路電圧に降下させることが可能である。また、一般に、空調ユニットから離れた空調された空間にサーモスタットＴＳが配置される。ただし、スイッチＳ−３は一般に空調装置の戸外凝縮ユニット内に配置される。
【００３０】
現在、臨界バックアップ需要に対してはバックアップシステムが利用可能である。これらのシステムは、従来型の自動トンランスファ（切換え）スイッチ及び停電用の典型的な臨界回路を備えた予備発電機セットを有する。自動トンランスファ（切換え）スイッチ（ＡＴＳ）は市販されており、Ｇｒａｉｎｇｅｒモデル第４Ｗ１２３号、１５０ａｍｐ、２５０から６００ボルトＡＴＳのような装置を備える。同様に、他の販売者は同様のＡＴＳを販売しており、全てのＡＴＳが１００ａｍｐ以下から４００ａｍｐ以上サイズ範囲内で入手可能である。従来型のエンジン駆動発電機セットは、Ｇｒａｉｎｇｅｒ（モデル番号第４Ｗ１１７、４Ｗ１１８、４Ｗ１１９および４Ｗ１２１号）、及び、Ｋｏｈｌｅｒ装置を含む多くの供給源ソースから利用可能である。一般に発電機セットの燃料は天然ガスであるが、プロパン、ガソリン、及び、ディーゼル燃料モデルも入手可能である。また、これらの発電機セットは、自動起動用バッテリ、及び、コマンドに応じてエンジンを始動させ、プリセット速度（通常３６００ＲＰＭ，ただし、４極発電機は１８００ＲＰＭ）で作動させ、コマンドに応じてエンジンを停止させるエンジン制御システムを備える。多くのＡＴＳは、予備電力の必要性を検出するために、線電圧センサ回路、または、追加故障センサ回路を備える。これらの回路は、一般に、交換可能な９Ｖバッテリを電源とする。
【００３１】
一般的な予備発電機機能を備えた本発明の使用は図２を参照することによって理解されるはずである。ラインセンサ回路５２が２、３秒以上継続する有意なライン故障を検出すると、ＡＴＳ５０信号はシステム７０を制御して、ＡＴＳ５０における一組の接点を閉じることよってエンジン２４を起動する。次に、エンジン制御システム７０はエンジン発電機セットの起動を試みる。発電機セットからの電圧が存在することをＡＴＳが検出すると、ＡＴＳ５０はＳ−４の切り替えコイルに電源を供給して作動化し、臨界回路を接点Ｆグリッド電力から接点Ｄ発電機電力に切り換える。２、３秒以上経過してからグリッド電力が回復した場合には、ＡＴＳ５０はＳ−４に再度電源を供給し、臨界負荷を接点Ｆを介してグリッド電力に戻す。一般に、エンジンには、それが運転停止する前に、２、３分間の冷却期間をもつことが可能である。次に、システムは、その次のグリッド停電に対する準備を整える。幾らかの予備発電機セットは、予備発電機カバー内にラインセンサ回路を備え、それによって、電気機械式切り換えスイッチＳ−２は、予備発電機内の制御回路によって完全に駆動可能である。Ｇｒａｉｎｇｅｒモデル４Ｗ１１７予備発電機は、そのシステム内に切り換えスイッチモデル１ＺＣＯＯを備える。予備システムは高価であって、殆ど使用されないが、臨界負荷が真に臨界的である場合には不可欠である。
【００３２】
本発明のスイッチ機構４０と組合わされると、ＡＴＳまたは、Ｓ−４のような簡単なリレースイッチであっても、臨界回路１６に対して予備システムを提供するのみならず、エネルギ供給源として予備電源３０を使用する効果的な手段を提供し、とりわけ高価なピークグリッド需要期間中に大きい負荷用の高コストグリッド電力の必要性を排除する。
【００３３】
サービス負荷２０に対する電源３０の作動時間が増加傾向にあるという観点からせいぜい２〜３０００時間の運転寿命をもつ従来型予備発電機セットは、連続的に負荷２０に電力を供給するためには不適当である。従って、従来型エンジン発電機セットは長寿命電源３０と置き換えられなければならない。電源３０は、原動機（エンジン）２４、発電機２２、バッテリ３２、スタータ２８、及び、制御シシテム７０を含む。
【００３４】
既に述べたように、原動機２４は、風、水力、蒸気、太陽、および、化石燃料供給源、例えば風車、ガスタービン、燃料電池、光電池、および、例えばプロパン、ガソリン、および、天然ガスを使用する炭素を基礎とする燃料を燃焼するエンジンを含む内燃機関を含むあらゆる適当なエネルギ源を使用できる。その高効率、長寿命、および、天然ガス燃料源に故に、その全てがここに完全に記載されたかのように引用をもって組み込まれているＵＳ５，２３０，３２１に記載された希釈燃料内燃機関は、本発明用原動機として特に適切である。この種のエンジンは、一般に、バッテリ３２を用いたバッテリ作動スタータ２８によって起動される。発電機２２、原動機２４、及び、関連したカップリング、コネクタ、スタータ２８、バッテリ３２、及び、制御システム７０は集合的に発電装置３０と呼ばれる。基礎燃料は天然ガスとされているが、プロパンも容易に使用可能である。
【００３５】
スイッチ機構４０（一般的に１つ又は複数のスイッチが１つ又は複数の点線枠内に示される）は発電機２２から電力グリッドを常時分離し、始動に際して電力グリッドを負荷２０に接続し、次に、負荷２０の初期起動における高い電力消費の後で、発電機２２を負荷２０に接続する。この基礎的運転計画において、スイッチＳ−１は初期および常時位置Ａに閉じられ装置（負荷）２０、例えば空調装置を起動する。空調装置は、サーモスタットＴＳからの冷却コールによって起動される。ＴＳから冷却コールはエンジン制御システムにおける一連の事象をも起動する。エンジン２４を起動し、発電機２２を結合して、運転周波および電圧まで上昇させる。一般に、エンジン起動および満足な出力電圧の生成のための時間は初期空調起動のためには充分であり、従って、電力消費が高い初期電力消費値から装置２０の概略経常運転消費値まで降下するための時間で充分である。この時点において、Ｓ−２の低圧コイル操作用に調節された発電機２２からの出力電圧は接点Ｃを閉じさせ、スイッチＳ−１のコイルに低圧を供給して、Ｓ−１を位置Ｂへスイッチさせ、運転態様電力を供給するために発電機２２を負荷３０へ接続する。当該技術分野における同業者によって当然理解されるように、切換えは、電磁リレー及び接点、真空および気体充満電子管を含む様々な計測器、整流器およびトランジスタ、コンピュータ制御器を含む半導体、及び、手動切換えまでも含む様々な方法で達成され得る。
【００３６】
図３に示すように、Ｓ―１は位置Ａに常時閉であり、導体１５を介してグリッド１２に接続する。装置２０は自体の制御システム、ＴＳ、及び、Ｓ−３に従ってオンする。装置２０が空調装置であるものと仮定すれば、温度が或る値以上に上昇した時に、サーモスタットＴＳが装置２０をオンさせる。Ｓ−１はグリッドに閉じられているので、起動に必要な電力はグリッド１２から得られる。装置２０の電力消費が概略その経常運転消費になった後で、Ｓ−１は位置Ｂに切り替えられ、装置２０は発電機２２から運転電力を受け取ることが可能になる。空調装置が空間を必要温度に冷却した後で、サーモスタットが装置２０内スイッチを開き、装置を停止させる。これは、システム制御ユニット８０にも信号を送って電源３０動作を終了させ、短い冷却期間の後で、原動機２４が停止する。
【００３７】
図３は、ラインセンサ回路５２を含むシステム制御ユニット８０を示す。この場合には、完全なＡＴＳユニットを排除するために、例えばＳ−４のような簡単な電気機械式スイッチが使用出来る。システム制御ユニット８０は、この装置が意図されたように作動することを可能にする本質的な機能性を提供する。システム制御ユニットは２つの機能を持つ。即ち、１）２つの作動モード（グリッド１２、または、発電機２２電力）のうちのどちらかを決定し、適宜電源３０を起動する。２）Ｓ−１にＡからＢ接点に切り替えさせる最良のタイミングを決定する。第１の機能については、この機能を達成するために必要な論理およびハードウェアと共に最初に説明する。本発明は第１機能のみを用いて作動可能であり、操作上の追加的な信頼性は第２機能を加えることによって得られる。第１機能について記述すると、第２機能は、関連ハードウェアと共に記述される。
【００３８】
図４ａは、図３のスイッチＳ−１を更に詳細に示す。装置２０は両者の電位差が２４０ボルトである２つの導体１２を介して電力供給される空調装置として示される。一般に、米国における空調装置は、個別中性接続部（図示せず）を有し、２２０から２４０ボルト、６０Ｈｚ交流ＡＣパワー倍率で作動する。Ｓ−１の目的は空調装置をグリッド１２または発電機２２どちらにも接続するが、グリッド１２を発電機２２に直接接続することはない。４個の単極スイッチＮ１、Ｎ２、Ｇｉ、Ｇ２は結線３７または３８に印加された制御電圧に応答して接続を提供する。これら両方の結線に同時に電圧を印加することはないので、グリッドと発電機の接続は防止される。図４ｂから４ｆまでは、結線３７及び３８へ制御電圧を提供し、ならびに、電源３０の運転を制御するために必要な制御論理およびハードウェアを示す。
【００３９】
図４ｂは、本発明と共に用いられる１２ボルト制御回路を示す。この回路は幾つかのリレーコイル（円形）および接点（垂直平行線）を示し、常時閉接点（ＮＣ）には接点を横断して斜線を引き、常時開接点（ＮＯ）には斜線を引かないことによって区別する。常時閉接点ＮＣは、リレーコイルに電力供給されていない時に電気を導通する。使用されるリレーは一般に４組までの接点を有し、従って、単一リレー用接点は図４ｂから４ｆまでの幾つかの場所に所在する。リレーコイルは一般に数字に「ｒ」を付記して示され、特定のリレーと関連する接点は同じ識別番号に「ｃ」を付記して示される。
【００４０】
このシステムにおける一次リレーはＥＮＲＵＮ１０２ｒである。このリレーにエンジン２４を発電用に３６００ＲＰＭまで作動させる。ＥＮＲＵＮ１０２ｒは、３個のリレーＳＢＥ１０４ｒ、ＡＣＥ１０６ｒ、及び、ＡＣＥＲ１０８ｒの任意の１つによって電力供給可能である。ＳＢＥ１０４ｒは、ＡＴＳ５０の１組の遠隔接点による電力供給されるリレーである。ＡＴＳ接点は、グリッド電力がプリセットされた時間、例えば３０秒を超過して遮断されているとラインセンサ回路が判断した時に閉じる。後で検討するように、ＡＴＳ接点は装置（負荷）２０を発電機３０から切り離し、従って、発電機は臨界回路１６に電源を供給するために使用可能である。リレーＡＣＥ１０６ｒは、サーモスタット１７０（図３のＴＳ）によって閉じられ、この閉止は空調サイクルを開始させる。外部スイッチＳ−６の接点Ｈは、空調用エンジンの始動を許可または禁止するように作用する。接触Ｈが開けば、空調装置は正常作動するが、エンジンは起動できない。
【００４１】
図に示すように、本発明の特徴の１つは、例えば初期大電力消費時においてはグリッドから起動され、次に低電力消費運転態様期間における運転用に発電機２２に切り替えられる空調装置のような様々な大電力装置２０を許容することである。この種切り換えの基礎的な前提は、発電装置３０のコスト及び運転費がグリッドからの電力購入コストより少ないことである。これは、グリッド１２からの電力に関して可変価格付けの出現によって可能性が強化された。グリッド電力は、或る季節、例えば夏季ピーク空調期間、および、例えば晩い朝および午後のような一日のうちの或るピーク期間にこてはコストが高いと予測可能である。ただし、非ピーク時には、グリッドの方がより低いエネルギコストを提供可能である。従って、起動に際しても、経常運転中でも、グリッドからの電力を使用する方が発電機を使用するよりも安価で装置を作動させることができる時がある。同様に、ピークグリッドエネルギ需要期間中は発電機を運転するコストよりもグリッド電力コストが高くなる。そのために、例えば、グリッド電力コストの方が安価な事前決定された或る期間中は、発電装置３０をオフ状態にしておくことができるスイッチＳ−６のように、本発明のスイッチ機構はスイッチ装置として機能する。このために、スイッチ機構４０は、可変グリッド電力コストパラメータに適合するためにスイッチＳ−６を使用する。図に示すように、スイッチＳ−６の可動接点が閉じられてＨと接触した時には、，サーモスタットがリレーＡＣを介して冷却を要請する場合であっても、エンジンは、リレーＥＮＲＵＮからの起動コマンドを受け取ることを許されない。スイッチＳ−６は、タイマ装置から、コンピュータ、電話、衛星、発信される入力信号から、或いは、その他の適当な制御手段から手動で運転可能である。リレーＡＣ１１８ｒ、ＡＣＥ１０６ｒ、および、ＡＣＰ１６７ｒには電源が接続されるので、負荷２０用のグリッドスイッチ（Ｎ１、及び、Ｎ２）が電源接続され、グリッドが負荷に電力を供給する。
【００４２】
リレーＡＣＥＲ１０８ｒは、サーモスタットが満足させられ、ＡＣＥ１０６ｒの電源接続が遮断された後の短期間中、エンジンを全速度運転状態に維持する。リレーＥＮＲＵＮ１０２ｒは、リレーＥＦＡＮ１１２ｒに電源を接続し、１２ボルト電源をエンジン制御システム７０へ供給するための接点を備える。リレーＥＦＡＮ１１２ｒは１組の接点を閉じて、エンジン２４用のラジエータ冷却ファンモータ１５０に電源を供給する。１２ボルト回路は、接点ＥＶ１１４ｃ及びＥＳＲ１１６ｃ、更に、濃縮バルブ用ＥＶコイルも有する。濃縮バルブはエンジンに余分な燃料が流れることを可能にし、最大電力の展開を可能にする。ラジエータファンモータは電流消費が大きく、ファンブレードの障害によって停動する可能性があるので、ファン電力は保護用ヒューズ１４０を通って流れる。
【００４３】
図４ｃは線電力（ラインパワー）と呼ばれるグリッドからの１１０−１２０ボルト交流電力によって独占的に電力供給される制御回路を示す。第１構成要素は１２０から２４ボルトへの変圧器Ｔ２（１７２）であり、多くのシステムにおいて、従来型の暖房、換気、および、空調（ＨＶＡＣ）システムで使用される２４ボルト変圧器であっても差し支えない。従来型ＨＶＡＣシステムにおける場合のように、変圧器はサーモスタット、ＴＳ（１７０）に電源を供給する。ただし、本発明において、冷却接点はリレーＡＣ１１８ｒのコイル側だけに電源供給するように配線し直される。従って、ＴＳ１７０が冷却を要求する時には、いつでもＡＣ１１８ｒが電源供給される。線電力２４ボルト回路における最終構成要素はＡＣからＤＣへの整流器、ＤＢ２（１２０）である。この整流器は、ＡＣ１１８ｃのＮＯ接点に電力供給して、ＡＣＥ１０６ｒのコイルに電源を供給し、および、１３０ｃ、ＬＮＥのＮＣ接点を介してスイッチＮ１１２２ｒ及びＮ２１２４ｒに電源を供給する。Ｎ１およびＮ２は、例えば空調装置のような装置２０を線電力に接続する（図４ａに示すように）ので、これは、空調装置をグリッド電力で起動する手段を提供する。空調が必要とされるとき、ＬＮＥ１３０ｒが最初に電源供給されないことは後で説明する。線から導出される２４ボルトＤＣ電力は、線電力であっても、発電機電力であっても利用可能であるものはどれでもオフすることのできる他の制御装置にも供給される。
【００４４】
図４ｄは、発電機２２からの１２０ボルトＡＣ電力によって電源供給される制御装置を示す。全電圧は、１２０ボルトコイルだけを備え、容易に入手可能な２つの遅延リレー、ＡＣＯＦＦ１６０ｒ及びＡＣＥＲ１０８ｒを作動させるために用いられる。両リレーは接点の特定セットが開かれた後で遅延動作が開始されることを意味する「ディレイオンブレーク」タイプである。ＡＣＯＦＦ１６Ｏｒ及びＡＣＥＲ１０８ｒの場合には、これらの接点は、ＡＣ１１８ｃ上の１組のＮＯ接点である。ＡＣＯＦＦ１６０ｒは公称３０秒に遅延設定され、ＡＣＥＲ１０８ｒは公称６０秒の遅延設定される。リレーＡＣＯＦＦ１６０ｒは、リレーＡＣ１１８ｒが電源供給され、発電機出力電圧が約８０ボルト以上に上昇すると直ちに電源供給される。リレーＡＣＯＦＦ１６０ｒがその遅延期間の終端に到達すると、これは電源遮断され、空調装置（負荷）２０が発電機電力で作動することを停止すし、ＨＶＡＣシステム内の室内送風機が作動停止することを可能にする。ＡＣＯＦＦ１６０ｒの遅延は停電に反応するＡＴＳにおける遅延とほぼ同じ継続時間であるように選定される。従って、グリッド電力故障すなわち停電が３０秒未満の短い継続時間である場合には、停電の期間に亙って空調装置は発電機電力で安定した運転状態を維持する。この特徴は空調装置の不必要な停止と始動を除去することになる。特に、空調装置が高負荷の下で再起動しようとする試みを排除する。この特徴は、空調装置に更なる長寿命を提供し、ユーザに更に安定した冷却を供給する。リレーＡＣＥＲ１０８ｒは、空調装置が停止した３０秒後で、エンジンを実際に完全停止し、エンジンの短期間無負荷冷却を可能にする。
【００４５】
発電機の１２０ボルトＡＣ電力は１２０から２４ボルトへの変圧器Ｔ１（１７１）及び２４ボルト整流器（ＤＢ３）１２１を経て、リレーＡＧＲＤＹ１６２ｒに電力を供給する。このリレーは、発電機電圧が約８０ボルト以上に上昇すると、電源供給されて、発電機が負荷受け入れ準備を実質的に整えたことを意味する信号を提供する。ＤＢ３１２１は、ＡＧＲＤＹ１６２ｒ上の他のリレーの閉じることに起因するノイズの衝撃を最小限化するように、この１つのリレーのためにのみ用いられる。
【００４６】
発電機の２４ボルト電力は整流器ＤＢ１（１１９）にも供給されて、追加制御装置用２４ボルトＤＣ電力を供給する。図４ｅは、組合わされた２４ボルトＤＣ電源から作動するこれらの制御装置を示す。これらの制御器は、グリッドが活動状態にあるか、又は、発電機が作動している時に作動する。詳細には、グリッド停電が発生した時には、発電機が空調装置に電力供給している期間に亙って、制御装置が作動状態を維持する。この組合わされた電源を使用すると、短いグリッド停電期間に亙って発電機が空調に電力供給可能にすることを援助する。
【００４７】
リレーＳＲ１６９ｒ及びＳＳＲ１６１ｒは、ＥＮＲＵＮ１０２ｃ上の１組のＮＯ接点を介して電源供給される。従って、エンジンが起動および運転を命令された時には、これらのリレーが電源供給される。これらの機能については、後で記述される。この回路は、リレーＥＳＲ１１６ｒ、ＤＯＢリレーに電源を供給し、ＥＳＲ１１６ｒは、ＡＣＥ１０６ｃのＮＯ接点が閉じることにより電源供給されるので、ＥＳＲ１１６ｒは空調への各コール毎に電源供給される。ＥＳＲ１１６ｒの公称遅延は２０秒であり、従って、サーモスタットが満足した後で２０秒経過して電源が遮断される。後で検討するように、ＥＳＲ１１６ｒが電源遮断されると、エンジン速度が３６００ＲＰＭから約３３００ＲＰＭに降下することを可能にし、空調装置が更に静かに停止することを可能にする。
【００４８】
制御装置のその次のセクションは空調装置（負荷２０）のグリッド電力１２から発電機電力３０への切り替えを実際に実施するために用いられる。空調装置負荷２０の一電源から他の電源への切り替えに加えて、この回路は、短いグリッド電力遮断期間だけ空調装置を発電機にラッチし、これによってＡＣ１１８ｃのＮＯ接点を開く。この回路は、空調負荷２０への発電機電力の流れを遮断するために予備電力を要請することを可能にする。実質的機能はリレーＬＮＥ１３０ｒによって提供される。ＬＮＥ１３０ｒに電源が供給されると、電力はＡＣ（サーモスタットによって閉じられる）、ＬＮＥ−ＮＯ接点を経介してスイッチＧ１及びＧ２へ流れる。図４ａにおいて、Ｇ１及びＧ２を閉じると、発電機から結線３０を介してエアーコンディショナへ電力供給されることが分かる。図４ｃにおいて、ＬＮＥ１３０ｒに電源が供給されると、そのＮＣ接点１３０ｃが開き、Ｎ１とＮ２を切り替え、従って、エアーコンディショナを結線１２においてグリッド電力から切り離す。リレーＬＮＥ１３０ｒは、ＡＣＯＦＦ１６０ｃ及びＧＲＤＹ２１６５ａのＮＯ接点、及び、ＳＢＥ１０４ｃのＮＣ接点を介して電源供給される。予備電力が必要な場合を除き、ＳＢＥ接点１０４ｃは閉じられ、ＡＣＯＦＦ１６０ｒはサーモスタットによって電源供給されているので、リレーＧＲＤＹ２１６４ｒが電力供給される時にＬＮＥ１３０ｒが電力供給される。（これは、発電機の負荷準備が殆ど整ったことを表すＡＧＲＯＹ１６２ｒ信号から公称１２秒後に起きる。）リレーＬＮＥＬ１６６ｒはリレーＬＮＥ１３０ｒと同じ条件によって電力供給される。リレーＬＮＥＬ１６６ｒはＬＮＥ１３０ｒ用ラッチであり、発電機の一時始動負荷がリレーＡＧＲＤＹ１６２ｒへの電圧を一時的に下げ、これが短期間だけ開くことを可能にすることによって、ＬＮＥ１３０ｒがドロップすることを防護する。一旦ＬＮＥＬ１６６ｒが電力供給されると、ＡＣ１１８ｒが電力供給されている限り、自体およびＬＮＥ１３０ｒへ電力を供給する。これが、即ち「ラッチング」機能である。
【００４９】
リレーＡＣＰ１６７ｒは、エアーコンディショナの蒸発器コイルから空調された空間を経て空気を循環させるために用いられる室内送風機をオンするために必要な接点閉止を提供する。ＡＣＰ１６７ｒは、ＡＣ１１８ｃ上の接点からダイオード１９０を経て初期的に電力供給される。送風機は、ＡＣＯＦＦ１６０ｃ上の１組のＮＯ接点を介してＡＣＰ１６７ｒに電源供給することによりサーモスタットが満足状態になってから３０秒間だけ運転継続を維持する。ダイオード１９０は、電力がＡＣＯＦＦからＬＮＥＬ１６６ｃの接点を経てフィードバックされること、および、ＧＲＤＹ２−１６５ｃ上の接点をバイパスすることを防止する。
【００５０】
リレーＡＧＲＤＹ１６２ｒはリレーＧＲＤＹ１６４ｒに電源供給するために、電力を供給し、前記リレーがラッチされると、電力は１組の自己接点およびＥＮＲＵＮ１０２ｃ上の１組のＮＯ接点を通る。従って、一旦電源供給されると、ＧＲＤＹ１６４ｒは、ＥＮＲＵＮの電源を遮断し、エンジンを止めることによってのみ電源遮断され得る。同様に、ＧＲＤＹ１６８ｃのＮＯ接点は、遅延リレーの電源を供給し、ＧＲＤＹ１０１６８ｒは、電源供給から１０秒遅延して、その接点を閉じる。この遅延動作は、エンジンをアイドル速度３３００ＲＰＭ（公称）まで加速する追加的な機会を提供する。ＧＲＤＹ１０接点１６８ｃが閉じると、遅延リレーＧＲＤＹ２１６５ｒは、エンジン用の濃縮バルブリレー（ＥＶ）１１４ｒと共に電源供給される。ＥＶ１１４ｒとＥＳＲ１１６ｒの両方が電源供給されると、エンジンは、更に高い電力出力のための追加燃料流を受け取る（図４ｂ参照）。ＧＲＤＹ２１６５ｒがその接点を閉じると、リレーＬＮＥ１３０ｒが電力供給され、負荷２０のグリッド１２から発電機２２への切り替えが実施される。
【００５１】
発電機２２が装置２０へ電力を供給している場合には、無負荷から重い負荷状態に切り替わる時に、発電機２２に急激かつ実質的な負荷がかけられ、原動機２４を低速化または停動することがあり得る。負荷することの影響を最小限化するために、発電機２２を負荷２０に電気接続する直前に原動機の速度（ＲＰＭ）を上げ、その燃料供給を強化することが望ましい。そのためには、本発明は負荷切り替え直前にエンジン速度（ＲＰＭ）を上昇させ、かつ負荷への接続直前に原動機への燃料供給を強化するスタータ回路として機能する。前述の検討は、負荷切り換え及び濃縮バルブ開口のタイミングをとるために、リレーＧＲＤＹ１６４ｒ、ＧＲＤＹ２１６５ｒ、及び、ＧＲＤＹ１０１６８ｒがどのように使用されるかを示す。これらのリレーは、エンジン及び発電機の運転速度を実際に変えるためにエンジン制御システム７０に送られるエンジン速度コマンド信号を制御する。図４ｆは速度制御回路３００を示す。本発明の原型用に用いられたエンジン２４の速度制御にはアナログ電圧信号が使用された。エンジン制御システム７０はＤＣ電流供給源を提供し、当該電流供給源２４０、２４２に接続された２つの端子間の電圧に応答する。従って、適切な値の抵抗器を用いると、エンジン用速度コマンドによって、エンジン速度を１３００ＲＰＭから３６００ＲＰＭの範囲に制御できる。当該技術分野における同業者であれば、別他のタイプのエンジン制御システムには異なるタイプの速度コマンド信号を容易に適用できることを認識するはずである。図４ｆにおける回路は、リレーＥＮＲＵＮ１０２ｃ上の１組のＮＯ接点に直列接続された３個一連の固定値抵抗器を示す。ＥＮＲＵＮ１０２ｒが電源供給されると、これらの抵抗器には、エンジン制御システム（ＥＣＳ）７０から電流が流れる。３６００ＲＰＭの最大エンジン速度を与えるために、２５００オームの全抵抗値が選定された。運転速度１３００ＲＰＭ（起動）、３３００ＲＰＭ（高速アイドリング及び緊急負荷脱離）、及び、３６００ＲＰＭ（負荷運転）を与えるために３個の抵抗器の各々の短絡用としてリレー接点の種々様々な組が用いられる。エンジンが未だ作動していないならば、起動信号としての  約１３００ＲＰＭ用速度コマンドにエンジンが応答する。従って、ＥＮＲＵＮに電源供給することにより、速度制御回路をＥＣＳに接続し、遅延リレーＳＲ１６９ｒ（図４ｅ）に電源を供給する。ＥＮＲＵＮ１０２ｃ上の１組の接点がバッテリからＥＣＳ７０に電力を供給するので、ＳＲにおける公称２秒間遅延は速度制御回路が接続されていることをＥＣＳ７０に認識させるＳＲ１６９ｒが電源供給されてから２秒後に、そのＮＣ接点１６９ｃが開き、９００オームの抵抗器１９１が短絡される。ＥＣＳ７０は、起動コマンドとしての結果的な電圧および標準起動シーケンスが開始されることを認識する。ＥＣＳは、１０秒間だけスタータクランクを実施し、その後で５秒間休止する。この種クランク／休止の合計５サイクルが、エンジンの自動起動試行に用いられる。起動に失敗すると、警報が発せられ、ＥＣＳ７０の手動設定し直しが必要である。
【００５２】
リレーＳＳＲ１６１ｒは、同様に、４５秒の公称遅延を持つ「オンディレイ」リレーである。従って、ＥＮＲＵＮ１０２ｒによってＳＳＲが電源供給されてから４５秒後に、ＳＳＲ１６１ｃが開き、１４００オームの抵抗器１９２が速度制御回路に加えられる。全体で合計２３００オームの抵抗は高アイドル速度３３００ＲＰＭ用速度コマンドに帰着する。この速度において、発電機は１００ボルト以上の５５Ｈｚ電圧で作動可能であり、従って、エンジンが３３００ＲＰＭに接近すると、リレーＡＧＲＤＹ１６２ｒが電源供給される。リレーＧＲＤＹ１０１６８ｒがその１０秒遅延の終端に到達すると、そのＮＣ接点１６８ｃが開き、最終的に２００オームの抵抗器１９３が短絡されず、負荷が発電機に切り替えられる以前に、約２秒間の３６００ＲＰＭ速度コマンドに帰着する。ＥＣＳ７０の応答（エンジンと同様）は十分に低速であるので、負荷の切り換えが起きた時には、スロットルは（３６００ＲＰＭコマンドに応答して）更に開いた位置に向かって以前として移動中である従って、負荷切り換えの直前に速度増加コマンドが発行されていなかった場合には、エンジンは、元の設定よりも更に開いたスロットル設定状態において、負荷を受け入れることが可能である。３６００ＲＰＭへの最終加速期間においては、ＥＳＲ１１６ｒがこの期間中電源供給されていて、そのＮＣ接点１１６ｃが開いているので、リレーＳＢＥ１０４ｒ及びＥＳＲ１６ｒは作動しない
【００５３】
エアーコンディショナの完全作動停止は、満足してその冷却接点を開いたサーモスタット１７０によって実施される。リレーＡＣ１１８ｒ及びＡＣＥ１０６ｒは即座に電源遮断され、リレーＡＣＯＦＦ１６０ｒ、ＡＣＥＲ１０８ｒ、及び、ＥＳＲ１１６ｒにおける遅延時間のタイムアウトが始まる。先ずＥＳＲ１１６ｒがタイムアウトし、電源遮断されて、そのＮＣ接点１１６ｃが閉じられる。この閉止によって、速度制御回路３００における２００オーム抵抗器１９３が短絡され、エンジン速度を３３００ＲＰＭに降下させ、濃縮バルブを閉じる。別の１０秒間において、ＡＣＯＦＦ１６０ｒがタイムアウトし、Ｇ１、Ｇ２、ＬＮＥ，及び、ＬＮＥＬが開くときにエアーコンディショナ負荷２０がドロップする。同時にリレーＡＣＰ１６７ｒが電源遮断され、室内送風機が停止される。更なる３０秒間にリレーＡＣＥＲ１０８ｒがタイムアウトし、ＥＮＲＵＮ１０２ｒの電源を遮断して、その速度コマンド信号を除き、エンジン２４を停止させる（図４ｆ）。
【００５４】
グリッド停電期間中に電力使用装置２０が接続解除可能であると仮定すれば、，スイッチＳ−４は、臨界回路１６用電源をグリッド導体１２から発電装置３０に切り換える（図２及び３）。グリッドと発電機が相互に分離された状態がＳ−４によって維持されるものと仮定すれば、グリッド１２と発電機２２の間に適当な切り換え動作を提供するためのスイッチＳ−４の代わりに任意の適当な自動スイッチ装置（ＡＴＳ）５０を使用できる。
【００５５】
グリッド停電期間中において負荷２０の運転を完全に停止しなければならない場合には、スイッチ機構４０は２つの状態に対処しなければならない。即ち、１）経常運転モードにおいて、負荷が発電機２２から電力供給されている場合、及び、２）発電装置３０の起動以前において、負荷２２が運転状態でないか、又は、負荷２２がグリッドからの電力を用いる起動モードである場合である。起動後における通常運転モード運転のために発電機２２が電力を供給している場合には、グリッド停電によって接点ＡＴＳが閉じられ、リレーＳＢＥ１０４ｒに電源供給する。エンジン２２が作動中であり、ＳＢＥ１０４ｒが電力供給されている場合には、ＳＢＥは、スタンバイ状態が一掃される時まで、エンジンが全速運転している状態を維持する。ただし、図４ｅに示すように、ＳＢＥ１０４ｒ（図４ｂ）が電源供給されている場合には、そのＮＣ接点１０４ｃが開き、リレーＬＮＥ１３０ｒ及びＬＮＥＬ１６６ｒへの電力供給は確実に中断され、スイッチＧ１１２６ｒ及びＧ２１２８ｒの電源が遮断される。これらのスイッチが電源遮断されると、エアーコンディショナ２０は停止する。グリッド１２が停電すると、リレーＡＣ１１８ｒ、ＡＣＯＦＦ１６０ｒ、ＡＣＥ１０６ｒ、及び、ＣＰ１６７ｒの電源を遮断し、グリッド電力の回復によって、エアーコンディショナ起動に関する別の要請が開始可能である前の長期に亙り室内送風機を停止させる。エンジンは全速度、全周波数、及び、全出力電圧で作動しているので、ＡＴＳは、発電機は負荷される準備が整っていることを即座に認識可能であり、従来型ＡＴＳはスイッチＳ−４を作動化して接点Ｆを開き、接点Ｄを閉じる。正常予備運転はグリッド電力が回復する時まで継続し、その時点において、ＡＴＳ接点が開いてリレーＳＢＥ１０４ｒの電源を遮断する。ＳＢＥ１０４ｒの電源が遮断される以前にサーモスタットが冷却を要請している場合には、リレーＡＣ１１８ｒ、ＡＣＥ１０６ｒ、ＡＣＯＦＦ１６０ｒ、ＡＣＰ１６７ｒ、ＧＲＯＹ１６４ｒ、及び、ＡＧＲＤＹ１６２ｒは同様に電源供給され、エアコンディショナは、スイッチＮ１１２２ｒ、及び、Ｎ２１２４ｒを介してグリッド電力によって作動を継続する。ＳＢＥ１０４ｃ上におけるＮＣ接点の余分な組は、エンジンを３３００ＲＰＭ作動に戻し、リレーＧＲＤＹ２、及び、ＧＲＤＹ１０をリセットする。発電機への負荷切り換えには、既に述べた加速および切り換えプロセスが後続する。
【００５６】
発電装置３０が作動していない状況においては、グリッド１２の停電は、ＡＴＳ５０のラインセンサ回路５２における電圧を喪失させ、接点ＡＴＳの閉止に帰着する（図４ｂ）。この接点閉止はリレーＳＢＥ１０４ｒ、続いてリレーＥＮＲＵＮ１０２ｒに電源を供給する。既に述べたように、ＥＮＲＵＮはエンジン冷却ファン１５０及びエンジン制御システム７０に電源を供給する。ＡＴＳは発電機２２からの電力出力電圧の生成を待ち、次に、スイッチＳ−４の接点をＦからＤへ移動させる。これは、グリッド電力が回復し、ＡＴＳ５０内のラインセンサ回路５２によってに検出されるまで、臨界回路１６の負荷を発電機２２に負担させる。一旦、グリッド電力が感知されると、接点ＡＴＳが開き、ＳＢＥ１０４ｒ、及び、ＥＮＲＵＮ１０２ｒの電源が遮断され、サーモスタット１７０及びリレーＡＣ１１８ｒとＡＣＥ１０６ｒを介して空調要請があるまで、エンジン２２は完全に停止する。
【００５７】
当該技術分野における同業者によって理解されるはずであるように、これらの状態の下においてグリッドが停電した直後には、発電機２２において利用可能であるのはバッテリ電力のみである。起動シーケンスが開始され、原動機２４及び発電機２２の速度が上昇する。商業的に入手可能な自動切り換えスイッチには、真のグリッド停電の発生時点を判定し、起動シーケンスを開始するために適切な信号を供給し、臨界回路１６の発電機２２への切り換えを実施するに充分な電位が発電機によって展開されたことを判定する感知回路が組み込まれている。
【００５８】
グリッドが停電した時は、スイッチ機構４０によって、臨界回路１６用緊急予備電力を供給可能でる。一般に、グリッドが停電すると、スイッチ機構４０は発電装置３０から負荷２０を切り離す。次に、発電装置３０は、１つ又は複数の臨界回路１６へ緊急予備電力を供給するために用いられる。ただし、特に、電力使用装置２０が臨界的性質であり、臨界回路１６からの電力消費が小さい場合には、これは絶対的に必要なわけではない。発電装置３０は両方の必要性に適合するために、わずかに大型化されることがあり得るけれども、この種の大型化（オーバサイジング）は、特に、電力グリッドが活動状態にある時における、電力使用装置（負荷）２０の経常運転モード電力消費のみに適合するように、また、電力グリッドがオフ状態にある時においては臨界回路１６用にのみ用いられるように発電装置３０をサイジングすることによって達成されるコスト及び効率係数に重大な悪影響を及ぼすことがあり得ることを理解されたい。
【００５９】
スイッチ機構４０は、例えば電磁リレー及び接点、手動手スイッチ、真空および気体充填電子管、ソリッドステート装置、マイクロコンピュータ、及び、種々様々なこれらの組合わせ体のような装置を含む様々な機械式スイッチを使用できる。テストによれば、単にこれらの回路を使用するだけでは、負荷２０の信頼できる切り換えが常時達成されるとは限らないことが実証されている。信頼性を向上するために本発明の更なる強化が実施された。電圧検出回路、制御リレー、論理入力、上で示されたロジック論理を組み込むおよび本発明の基礎的概念に関する改良として既に述べた論理を組み込んだプログラムを備えた小さいマイクロコンピュータが組み立てられた。
【００６０】
装置２０は操作のためにグリッドお予備発電機から交流電流を必要とするので、発電機２２からの電流は同一方向において作動し、グリッド１２の電流と同じ位相であることを必要とする。本発明を改良するためにマイクロコンピュータモデルＭＣＤ１１Ａ８がもちいられたが、他の多くのマイクロコンピュータ及び同様の装置も代替として使用可能だることを理解されたい。図５におけるＭＣＤ１１Ａ８マイクロコンピュータ論理入力Ａ０からＡ３まで、および、９個の論理出力Ｂ０からＢ７まで、及びＣ０を有する。論理出力はＩＣ４によって緩衝され、ソリッドステートリレーＳＳ０からＳＳ８までをドライブする。これらのソリッドステートリレーは図４ａから４ｆまでの一部として記述された電気機械式リレーと同じ出力を提供する。
【００６１】
マイクロプロセッサはＡ／ＣサーモスタットＴＳ１から入力Ａ２までの状態を監視する。標準自動切り替えスッッチ上の予備接点ＡＴＳから入力Ａ３までが監視される。これらの入力から感知されたコマンドに応じて、２つの可能性のある動作の１つが行われる。
【００６２】
マイクロプロセッサはＴＳＩから入力ポートＡ２までの接点が閉じていることをを感知する。これは、マイクロリレーＫ１、Ｋ２、及び、Ｋ３からソリッドステートスイッチまで、及び、ＳＳ３、ＳＳ４、及び、ＳＳ５から出力ポートＢ３、Ｂ４まで、及び、Ｂ５からインタフェースＩＣ４までに電源を供給することによりエンジン始動コマンドを発行させる。発電機の磁場をフラッシュするコマンドはソリッドステートスイッチＳＳ７から出力ポートＢ７までによってインタフェースＩＣ４を介して発行される。Ａ／Ｃオンコマンドは、リレーＫ４からソリッドステートスイッチＳＳ８に電源供給することによって出力ポートＣ０およびインタフェースＩＣ４を介して発行される。Ａ／Ｃはグリッド出力により、ソリッドステートリレーＮ１およびＮ２、および、出力ポートＢ０およびソリッドステートスイッチＳＳ０およびインターフェイＩＣ４を介して始動される。
【００６３】
マイクロプロセッサは位相検出器Ａ１とＡ２、ＩＣ１、ＩＣ２、及び、ＩＣ３を介して、ラインセンサＴ１、及び、発電機センサＴ２から入力ポートＡ０、及び、Ａ１への入力を監視する。Ａ０とＡ１が同じ時間に存在する時は、コマンドド「Ａ／Ｃラインオフ」がソリッドステートリレーＮ１、Ｎ２を介してソリッドステートスイッチＳＳ０を経て出力ポートＢ０およびインターフェイスＩＣ４へ発行される。Ａ／Ｃ発電機の「ラインオン」コマンドは、ソリッドステートリレーＧ１、Ｇ２、ソリッドステートスイッチＳＳ１、出力ポートＢ１およびインターフェイスすＩＣ４へ発行される。
【００６４】
エンジン冷却ファンを走らせるためのコマンドは、既に述べたように同じリレーＥＦＡＮへＩＣ４、及び、ＳＳ２を経て発行される。同様にＩＣ４はエンジン速度制御コマンドをＳＳ３、ＳＳ４、ＳＳ５、を経てリレーＫ１、Ｋ２、およびＫ３へ発行する。これら３つのリレーは、図４ｆのリレーＳＲ、ＳＲ、およびＧＲＤＹ１０と同じ抵抗器短絡機能を実施する。
【００６５】
マイクロコンピュータＭＣＤ１１Ａ８は、図４ａから４ｆに示されたロジックを使用して既に述べたコマンドの発行にタイミングを与えるようにプログラムされる。ロジックを変更することだけが、同時発生した入力パルスが入力Ａ１およびＡ０から受信された後においてのみ、Ｎ１、及び、Ｎ２がオフされ、Ｇ１、及び、Ｇ２がオンされることを可能にする。位相検出器Ａ１、及び、Ａ２は、表示された電圧がゼロを上方に通過する以前に、１．５ミリセカンドの短いパルスを出すように設計されている６０Ｈｚ電源の場合には、電圧符号が正ピークから負ピークに変わるにつれて、毎秒６０回これが起きる。これは、切り替わりに際して発電機に流れる電流の最小限化に応じてグリッドから発電機への負荷切り替えが確実かつ円滑に行われることに関連することがあり得る。グリッド及び発電機からの電圧が、スイッチ切り替えが開始される前にほぼ同位相にあることを保証することによって、消費電流の最小限化が行われることがテストにより、判明した。
【００６６】
マイクロプロセッサは、標準自動切り替えスイッチのＡ／ＣサーモスタットＴＳＩおよびスタンバイ接点ＡＴＳの状態を監視する。自動切り替えスイッチ上の接点が開いたままであるならば、アクションは一切行われない。マイクロコンピュータはＡ２上のＡ／Ｃサーモスタット入力を見続ける。Ａ／Ｃが満足すると、ＴＳが開き、Ａ／Ｃ停止コマンドが、リレーＫ４、ソリッドステートスイッチＳＳ８、出力ポートＣ０およびインターフェイスＩＣ４を経て発行される。Ａ／Ｃ発電機オフコマンドは  ソリッドステートリレーＧ１、Ｇ２、ソリッドステートスイッチＳＳ１、出力ポートＢ１およびインターフェイスＩＣ４を経て発行される。エンジン停止コマンドは、ゼロＲＰＭ速度コマンドとしてリレーＫ１、Ｋ２、及び、Ｋ３を経て、ＳＳ３、ＳＳ４、ＳＳ５、及び、ＩＣ４から発行される。マイクロコンピュータは、Ａ／ＣサーモスタットスイッチＴＳ１および自動切り替えスイッチのスタンバイ接点を監視するためにリサイクルする。
【００６７】
マイクロコンピュータが自動切り替えスイッチのスタンバイ接点ＡＴＳが閉じていることを感知すると、２５秒間待って、再び閉止接点を観察する。接点が依然として閉じたままであれば、マイクロコンピュータはエンジン始動コマンドを、ソリッドステートスイッチＳＳ３、ＳＳ４、ＳＳ５、出力ポートＢ３、Ｂ４、Ｂ５、インタフェースＩＣ４を経て発行する。発電機界磁フラッシュコマンドは、ソリッドステートスイッチＳＳ８、出力ポートＢ７、インタフェースＩＣ４を経て発行される。
【００６８】
マイクロプロセッサは、自動切り替えスイッチ上の接点の状態を監視し続ける。接点が開いていることがＡＴＳによって感知されると、エンジン停止コマンドがソリッドステートスイッチＳＳ３、ＳＳ４、ＳＳ５、出力ポートＢ３、Ｂ４、Ｂ５、インタフェースＩＣ４を経て、ゼロＲＰＭ速度コマンドとして発行される。
【００６９】
マイクロプロセッサは、Ａ／ＣサーモスタットスイッチＴＳ１および自動切り替えスイッチ上のＡＴＳ接点を監視するためにリサイクルする。マイクロコンピュータがポートＡ０においてラインセンサ入力を持つ場合には、従来型ＡＴＳのラインセンサ機能が排除され、この機能が入力Ａ０によって提供されることが可能である。プログラミング変更は理解されなければならないが、しかし、本発明全体のこの単純化は、２つの機能用にラインセンサＡ１を使用し、従来型ＡＴＳをモデル４Ｗ１２３に置き換えることにより、更にコストの低いシステムを生成する機会を提供することが予想され、この場合のコストは約＄２４００となり、モデル１ＺＣＯＯと同様の単純電気機械式スイッチを使用すればコストは約＄４６０（メーカコスト及びデル番号、他のメーカも同様の製品および価格を提示すている）となるものと、予測される。
【００７０】
例えば厳しい嵐その他の災害期間中のようにグリッド電力の供給者が無力化し、燈火管制および停電期間中の或る種臨界需要に取って充分な電力供給ができない場合のように、グリッド１２が停電して電力供給ができない期間中、本発明の特に顕著な特徴の１つは、発電機２２が重要な（臨界）回路１６用予備発電機として使用可能なことである。そのような状況において、本発明は、第２のスイッチＳ−４の使用を特徴とし、このスイッチにより、この種停電期間中、例えば臨界回路１６などの選定された回路の使用を可能にする。発電装置３０のサイズを比較的小さく維持するために、当該装置または負荷２０は、例えば停電期間中は運転を継続できない空調装置などのように、不可欠性を持たないものと仮定される。この種停電期間中、負荷２０が運転停止することは必須条件ではないが、この種期間中も電力使用装置（負荷）２０を運転しなければならない場合には、発電装置３０の資本コスト及び運転効率の多くが失われることを理解されたい。
【００７１】
ここに示す好ましく一般的な構成以外の構成に変更して使用することも可能である。本発明の趣旨から逸脱することなしに、組み合わせた構成要素の中から様々なスイッチ手段を使用することが可能である。従って、本発明は、好ましい実施の形態および諸例を用いて開示されたが、特定の電子部品およびスイッチ論理に関する設計の改変が可能であり、この種の改変および変種は、ここに開示された発明の範囲および添付請求項の範囲内において同等であると見なされることは、当該技術分野における同業者にとっては明白なはずであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】グリッドと電源の間で負荷を切り換える分離およびスイッチ機構を示す本発明にかかる電源の概略図である。
【図２】更にグリッド停電期間中に臨界回路用予備供給源としての電源使用を示す本発明にかかる電源の概略図である。
【図３】更に２つの運転態様のどちらを使用するかを決定し、２つの運転態様間の切り換え最良時間を判定するためのシステム制御ユニットの使用を示す本発明にかかる電源の概略図である。
【図４ａ】図４ａ−４ｆは詳細な機能、論理、および、スイッチ機能を実施するハードウェアを示す概略図であり、図４ａは図３のスイッチＳ−１の更なる詳細を示す図である。
【図４ｂ】本発明と共に使用する１２ボルト制御回路を示す図である。
【図４ｃ】グリッドからの１１０−１２０ボルト交流によって電力供給される制御回路を示す図である。
【図４ｄ】発電機からの１２０ボルト交流によって電力供給される制御装置を示す図である。
【図４ｅ】グリッド又は発電機のいずれかが作動中にグリッドと発電機の組み合わせ２４ボルト直流電源によって作動する種々の制御装置を示す。
【図４ｆ】種々の起動および負荷切り換え条件を処理する速度制御回路をを示す図である。
【図５】マイクロコンピュータを使用するスイッチ機能を示す概略図である。
【図６ａ】図６ａ−６ｂはタイミングプロトコルによって達成されるたグリッド／電源スイッチ操作の改良を示す信号追跡図であり、図６ａはタイミングをとることなしに実施されるグリッド／電源スイッチ動作を示す図である。
【図６ｂ】タイミングプロトコルによるスイッチング動作を示す図である。
【符号の説明】
１０  電源、１２  電力グリッド、１５  電力グリッド導体、２０  電力使用装置（負荷）、２２  発電機、２４  原動機、２８  スタータ、３０  発電装置、３２  バッテリ、４０  スイッチ機構、４２  スイッチコマンド信号、７０  制御システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成13年2月27日(2001.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力グリッドに接続するための導体と、発電装置と、電力使用装置と、前記発電装置から前記電力グリッドを分離するスイッチ装置と、制御ユニットを有し、前記制御ユニットが、初期起動段階の間、前記電力使用装置を電力グリッド導体に接続し、初期大電力消費起動段階後に前記電力使用装置を前記発電装置に接続するように前記スイッチ装置を制御することを特徴とする電源。
【請求項２】
前記電力使用装置が起動に際して起動後運転に際して使用する電力の少なくとも約１．５倍の電力を使用する請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記電力使用装置が空調装置である請求項１に記載の電源。
【請求項４】
前記発電装置が原動機によって駆動される発電機を有する請求項１に記載の電源。
【請求項５】
前記原動機用エネルギ供給源として炭素を基礎とする燃料が使用される請求項４に記載の電源。
【請求項６】
更に、前記電力使用装置を前記電力グリッド導体から前記発電装置に切り換える以前に前記原動機に供給される炭素を基礎とする前記燃料の量を増加する手段を有する請求項５に記載の電源。
【請求項７】
炭素を基礎とする前記燃料が天然ガスである請求項５に記載の電源。
【請求項８】
更に、前記電力使用装置を前記電力グリッド導体から前記発電装置に切り換える以前に前記原動機の出力速度を上げる手段を有する請求項４に記載の電源。
【請求項９】
前記発電装置が前記電力使用装置の経常運転電力需要にのみ適合するようにサイズ決定される請求項１に記載の電源。
【請求項１０】
前記発電装置のサイズが前記電力使用装置の初期起動用として不十分である請求項１に記載の電源。
【請求項１１】
更に、前記導体にのみ接続された少なくとも１つの回路を有する請求項１に記載の電源。
【請求項１２】
更に、前記電力グリッドがオンである時には前記スイッチ機構によって前記電力グリッドに接続され、前記電力グリッドがオフである時には前記発電装置に接続される少なくとも１つの回路を有する請求項１に記載の電源。
【請求項１３】
前記発電装置の容量が前記電力使用装置の経常運転電力需要に適合するようにサイズ決定される請求項１に記載の電源。
【請求項１４】
更に、前記電力グリッドがオンである時には前記スイッチ装置によって前記電力グリッドに接続され、前記電力グリッドがオフである時には前記発電装置に接続される少なくとも１つの回路を有し、前記電力グリッドがオフである時に前記スイッチ装置が前記電力使用装置を前記発電装置から切り離す請求項１に記載の電源。
【請求項１５】
前記電力グリッドがオフになった後の事前決定された期間中は前記電力使用装置が前記発電装置に接続された状態を前記スイッチ装置が保持する請求項１に記載の電源。
【請求項１６】
前記スイッチ装置がソリッドステート装置である請求項１に記載の電源。
【請求項１７】
更に、前記電力グリッドに関する電圧センサと、前記発電装置に関する第２電圧センサと、パルスの一時的な合致が生じる時を判定する同期化センサとを有し、前記のパルスの合致が生じる時に前記スイッチ装置が前記電力使用装置を前記グリッドから前記発電装置に切り換える請求項１に記載の電源。
【請求項１８】
線間電圧がゼロである時に前記スイッチ装置が前記電力使用装置を前記電力グリッドから前記発電装置に切り換える請求項１７に記載の電源。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
ただし、現場発電のための方策に関する現状は希望とは程遠い。現状では、自家所有者および小規模業者は、電力グリッドからの電力使用が出来ない期間に限って電力を供給するために、予備発電機を購入して設置している。これらの装置は一般に自動切り換えスイッチを介して作動し、グリッド電力の停止と同時に発電機を作動させ、選定済みの「臨界負荷」をグリッドバス（母線）から発電機からの電力に切り替える。臨界負荷には、一般に、食品貯蔵（冷蔵庫及びフリーザ）、炉、下水ポンプ、井戸ポンプ（井戸を持っている場合）、及び、少なくとも１つの照明回路が含まれ、この種の項目数は増加する傾向にある。
ＵＳ−Ａ−５，７８４，２４０は電流サージを制限する装置を開示しており、電源システム、電力グリッド、発電装置、負荷、スイッチ装置および制御ユニットを有する。この装置において使用される２つの電源間のスイッチング方法により、起動段階の間において内部電源に負荷をかけることを防止することができる。
ＵＳ−Ａ−５，５６０，２１８は交流電源と太陽電池の双方を電源とする空調装置を開示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
ここに示す好ましく一般的な構成以外の構成に変更して使用することも可能である。添付請求項により定義された本発明から逸脱することなしに、組み合わせた構成要素の中から様々なスイッチ手段を使用することが可能である。従って、本発明は、好ましい実施の形態および諸例を用いて開示されたが、特定の電子部品およびスイッチ論理に関する設計の改変が可能であり、この種の改変および変種は、ここに開示された発明の範囲および添付請求項の範囲内において同等であると見なされることは、当該技術分野における同業者にとっては明白なはずであることを理解されたい。




【国際調査報告】
2004500790.tif 000054
2004500790.tif 000055
2004500790.tif 000056