(57)【要約】【課題】発電装置を制御することなく変流器の断線を検出でき、変流器の断線を抑制すると共に施工の作業効率及び精度を向上させることができる発電電源システムを提供する。【解決手段】本発明の発電電源システムは、発電装置１と、電力供給ライン２と、発電装置１に制御信号を送信する遠隔制御装置３と、発電装置１と遠隔制御装置３とを接続する制御ライン４と、電力供給ライン２に設けられた変流器５１、５２と、変流器５１、５２に接続され変流器５１、５２からの電流情報を受信する計測通信部６３と、変流器５１、５２の断線を検出する断線検出部６４と、を有すると共に、変流器５１、５２が設けられた電力供給ライン２沿いに配置される検出装置６と、を備え、検出装置６は、制御ライン４に接続され、制御ライン４を介して発電装置１に、電流情報に基づく情報及び変流器５１、５２の断線の有無に関する情報を送信する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を用いて発電する発電装置と、
商用電力及び前記発電装置が発電した発電電力の少なくとも一方を負荷に供給する電力供給ラインと、
前記発電装置に制御信号を送信する遠隔制御装置と、
前記発電装置と前記遠隔制御装置とを接続する制御ラインと、
前記電力供給ラインに対して設けられ前記商用電力の電流値を検出するための変流器と、
前記変流器に接続され前記変流器からの電流情報を受信する計測通信部と、前記変流器に対して設けられた断線検出部材により前記変流器の断線を検出する断線検出部と、を有すると共に、前記変流器が設けられた前記電力供給ライン沿いに配置される検出装置と、
を備え、
前記検出装置は、前記制御ラインに接続され、前記制御ラインを介して前記発電装置に、前記電流情報に基づく情報及び前記変流器の断線の有無に関する情報を送信する発電電源システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記断線検出部は、前記断線検出部材に電圧を印加することで前記変流器の断線を検出する発電電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料により駆動する発電装置と商用電源の電流値を検出する変流器とを備えた発電電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、ガスやガソリンなどの燃料でエンジンを駆動し、エンジンの駆動力により発電機を駆動する発電装置と、商用電源から負荷に供給される電流値を検出する変流器（ＣＴ：Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）と、を備えた発電電源システムが、一般家庭の家屋や様々な業者の店舗等に設けられている。発電電源システムは、変流器を用いて商用電源から供給される電流情報を取得し、負荷や商用電力に応じて発電量を調整する。発電電源システムとしては、例えば、エンジン駆動によるコージェネレーション装置、発電ヒートポンプ式空気調和装置、又は燃料電池を利用した発電装置などが挙げられる。上記システムを構成する、燃料を利用する発電装置部分については、排気ガス発生等により屋外に設置される。
【０００３】
変流器は、例えば、特開２００２−２３８１６６号公報（特許文献１）に記載されたように、商用電源の電源供給ラインに設けられ、発電装置まで延びる信号線（変流器の配線部分）により電流信号を発電装置に送信する。変流器の断線検出を可能とするために信号線が直接的に発電装置に接続されている。変流器は、商用電力を測定するため屋内に設置される。
【０００４】
また、変流器の断線を検出するために、特開２００５−４５８５９号公報（特許文献２）に記載されたように、発電電源システムに接続された負荷を試運転させる等、商用電力と発電電力が平衡状態とならないように制御して電流を検出し、変流器の断線の有無を検出するものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３８１６６号公報
【特許文献２】特開２００５−４５８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような構成において、屋内に設置される変流器と、屋外に設置される発電装置とは離間距離が大きく、変流器と発電装置とをつなぐ信号線が長くなっていた。図５に示すように、変流器ＣＴは、構成上、１本の電線に対して２本の信号線が必要となり、単相３線式の電源供給ラインでは少なくとも２本の電線（Ｒ相、Ｓ相）を測定するため４本の信号線が必要となる。このように、信号線は、長距離となり本数も多いため、断線の可能性が大きくなっていた。
【０００７】
また、施工において、屋外の発電装置にまで延ばした４本の信号線をプラスとマイナスを間違わずに接続しなければならず、手間がかかる上、接続ミスも発見し難く、作業効率及び精度の面で問題があった。また、特許文献２のように断線検出のために発電装置を作動させ発電量を制御すると、省エネルギーの観点で好ましくなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、発電装置を制御することなく変流器の断線を検出でき、変流器の断線を抑制すると共に施工の作業効率及び精度を向上させることができる発電電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、燃料を用いて発電する発電装置と、商用電力及び前記発電装置が発電した発電電力の少なくとも一方を負荷に供給する電力供給ラインと、前記発電装置に制御信号を送信する遠隔制御装置と、前記発電装置と前記遠隔制御装置とを接続する制御ラインと、前記電力供給ラインに対して設けられ前記商用電力の電流値を検出するための変流器と、前記変流器に接続され前記変流器からの電流情報を受信する計測通信部と、前記変流器に対して設けられた断線検出部材により前記変流器の断線を検出する断線検出部と、を有すると共に、前記変流器が設けられた前記電力供給ライン沿いに配置される検出装置と、を備え、前記検出装置は、前記制御ラインに接続され、前記制御ラインを介して前記発電装置に、前記電流情報に基づく情報及び前記変流器の断線の有無に関する情報を送信する。「電流情報に基づく情報」とは、電流値に基づいた情報であれば良く、電流情報そのもの、電圧情報、及び電力情報を含む概念である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記断線検出部は、前記断線検出部材に電圧を印加することで前記変流器の断線を検出する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、変流器が、電源供給ライン沿いに設置された検出装置に接続されているため、変流器の信号線の長さを短くすることができる。これにより、信号線の断線の可能性は小さくなる。また、検出装置が電源供給ライン沿いに配置されているため、電源供給ラインの各相の配線が目視できる状態で施工でき、接続ミスを抑制することができる。また、電源供給ラインが目視できるため、施工が簡単になると共に、接続ミスを容易にチェックすることができる。また、変流器の断線検出は、断線検出部が断線検出部材を用いて直接的に行うため、発電装置の発電の有無が影響しない。このように、本実施形態によれば、発電装置を制御することなく変流器の断線を検出でき、変流器の断線を抑制すると共に施工の作業効率及び精度を向上させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、断線検出部材に対して電圧を印加することで変流器の検出波形が変化し、変流器の断線の有無を検出することができる。つまり、本発明によれば、発電装置による特別な制御なく、より単純な構成で変流器の断線を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の発電電源システムの構成を示す概念図である。
【図２】本実施形態の検出装置の構成を示す概念図である。
【図３】本実施形態の変流器及び断線検出部を説明するための概念図である。
【図４】本実施形態の変形態様の発電電源システムの構成を示す概念図である。
【図５】従来の発電電源システムの構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、発電電源システムとして、エンジンで発電機を駆動するコージェネレーション装置を適用した場合について説明する。発電電源システムは、燃料を用いて発電するものであれば良く、エンジン駆動のコージェネレーション装置の他に、発電機を備える発電ヒートポンプ式空気調和装置（例えば発電ＧＨＰ）や、燃料電池を備えたシステム（例えば燃料電池コージェネレーション装置）などでも良い。
【００１５】
本実施形態の発電電源システムは、コージェネレーション装置であって、図１に示すように、発電装置１と、熱回路１５と、電源供給ライン２と、遠隔制御装置３と、制御ライン４と、変流器５１、５２と、検出装置６と、を備えている。
【００１６】
発電装置１は、主に、エンジン１１と、発電機１２と、制御部１３と、インバータ１４と、を備えている。エンジン１１は、ガスを燃料として駆動するガスエンジンである。ガスとしては、天然ガス、プロパンガス等が例示できる。エンジン１１は、発電機１２に接続されており、スタータ（図示せず）により始動し駆動力を発電機１２に供給する。発電機１２は、エンジン１１の駆動力で発電し、発電電力をインバータ１４に供給する。制御部１３は、マイクロコンピュータを備える電子制御ユニット（ＥＣＵ）であって、発電量を制御するものである。制御部１３は、商用電力や負荷状況（遠隔制御装置３による制御や消費電力）に応じてエンジン１１の駆動を制御する。インバータ１４は、電源供給ライン２に接続されており、発電電力の交流波形を商用電源の交流波形に変換して発電電力を電源供給ライン２に供給する。
【００１７】
熱回路１５は、エンジン１１の熱（例えば冷却水の熱や排気ガスの熱など）を利用して温水や水蒸気を供給する回路であり、例えば屋内の給湯器１５ａに温水を供給する。発電装置１は、音や排気ガス発生等により、屋外に配置されている。
【００１８】
電源供給ライン２は、商用電源Ｚ、発電装置１、給湯器１５ａ、遠隔制御装置３、検出装置６、及び電気機器Ｙに接続された単相３線式の電気配線である。電源供給ライン２は、商用電源Ｚから供給される商用電力と発電装置１から供給される発電電力との少なくとも一方を給湯器１５ａや電気機器Ｙを含む負荷に供給する。電源供給ライン２は、Ｒ相、Ｎ相、及びＳ相のそれぞれの電気配線２１、２２、２３で構成されている。一般に、商用電源Ｚでは、Ｎ相に対してＲ相及びＳ相が１００Ｖとなっている。
【００１９】
遠隔制御装置３は、屋内に設置されたリモートコントローラ（リモコン）であって、制御ライン４に接続されている。遠隔制御装置３は、ユーザの操作に応じて制御信号を制御ライン４に送信する。遠隔制御装置３は、制御ライン４を介して発電装置１及び給湯器１５ａに制御信号を送信する。例えば、ユーザが遠隔制御装置３の給湯ＯＮボタンを押した場合、遠隔制御装置３は、給湯器１５ａ及び発電装置１にＯＮの制御信号を送信する。ＯＮの制御信号により、給湯器１５ａは起動し、発電装置１（制御部１３）は給湯器１５ａが起動状態にあることを認識する。遠隔制御装置３は、電源供給ライン２又は給湯器１５ａから電力供給されている。
【００２０】
制御ライン４は、２本からなる電気配線であって、発電装置１と遠隔制御装置３とを接続させている。制御ライン４は、モールド管（図示せず）内に配置されている。制御ライン４上には、給湯器１５ａと検出装置６が配置されている。つまり、制御ライン４は、給湯器１５aと遠隔制御装置３を接続させ、さらに検出装置６を介して給湯器１５ａと発電装置１を接続させている。制御ライン４は、遠隔制御装置３の制御信号を給湯器１５ａ及び発電装置１に送信すると共に、発電装置１からの信号（例えば遠隔制御装置３に発電量や警告等を表示するための情報）を遠隔制御装置３に送信する。
【００２１】
変流器５１、５２は、商用電源Ｚからの供給電流を検出するための装置であって、屋内の電源供給ライン２に設けられている。変流器５１、５２は、誘導起電力を利用して電流を検出するものである。変流器５１、５２は、検出装置６の筐体６１内に配置されている。図３に示すように、変流器５１は、公知のトランス構造であって、環状鉄心５１１と、コイル５１２と、２本の信号線５１３で構成されている。環状鉄心５１１は、電源供給ライン２のＲ相の電気配線２１が内側を通るように設けられている。コイル５１２は、環状鉄心５１１に巻き付けられている。信号線５１３は、コイル５１２の両端から後述する計測通信部６３まで延びている。変流器５１は、電気配線２１に流れる電流を所定の変流比で変流して計測通信部６３に送信する。
【００２２】
同様に、変流器５２の環状鉄心５２１は、電源供給ライン２のＳ相の電気配線２３が内側を通るように設けられている。信号線５２３は、コイル５２２の両端から後述する計測通信部６３まで延びている。変流器５２は、電気配線２３に流れる電流を所定の変流比で変流して計測通信部６３に送信する。
【００２３】
検出装置６は、電源供給ライン２のうち変流器５１、５２が設けられた箇所（電気配線２１〜２３）沿いに配置されている。検出装置６は、電源供給ライン２に接続され、電源供給ライン２から電力供給されている。図２に示すように、検出装置６は、筐体６１と、電圧検出部６２と、計測通信部６３と、断線検出部６４と、を備えている。筐体６１は、内部に変流器５１、５２と、電圧検出部６２と、計測通信部６３と、断線検出部６４と、を収容する略中空直方体形状の部材である。筐体６１は、蓋部材が設けられ開口可能となっている。筐体６１には、貫通孔６１１が設けられており、３相の電気配線２１〜２３の一部が貫通孔６１１を通って内部に配置されている。変流器５１、５２は、筐体６１内で対応する電気配線２１、２３に設けられている。
【００２４】
電圧検出部６２は、各相の電圧を検出する電圧センサであって、電気配線２１〜２３に設けられている。電圧検出部６２は、検出した電圧情報を計測通信部６３に送信する。
【００２５】
計測通信部６３は、電子制御ユニットであって、変流器５１、５２からの電流情報と電圧検出部６２からの電圧情報を受信し、受信した電流情報及び電圧情報に基づいて商用電源Ｚから供給された電力値を演算する。計測通信部６３は、制御ライン４上に配置されており、制御ライン４を介して発電装置１及び遠隔制御装置３に接続されている。計測通信部６３は、商用電源Ｚから供給された電力値である電力情報を制御ライン４を介して発電装置１に送信する。また、計測通信部６３は、制御ライン４上の遠隔制御装置３の制御信号をそのまま発電装置１に送信し、制御ライン４上の発電装置１の信号をそのまま遠隔制御装置３に送信する。
【００２６】
断線検出部６４は、変流器５１、５２の検出波形に対して電圧を印加することで断線の有無を検出するものである。具体的に、断線検出部６４は、変流器５１、５２のそれぞれに設けられ、コイル（「断線検出部材」に相当する）６４１と、パルス印加部６４２と、断線判定部６４３と、を備えている。ここで、断線検出部６４は、各変流器５１、５２に対して同構成で設けられているため、一方（変流器５１に対する断線検出部６４）を説明して他方の説明は省略する。コイル６４１は、トランスの原理を利用するように、変流器５１の信号線５１３の一方に巻き付けられている。コイル６４１は、変流器５１に対して直接的に設けられている。コイル６４１の両端は、計測通信部６３（パルス印加部６４２）に接続されている。
【００２７】
パルス印加部６４２は、計測通信部６３内に配置されている。パルス印加部６４２は、コイル６４１にパルス電圧を印加する。断線判定部６４３は、計測通信部６３内に配置されており、パルス印加部６４２のパルス電圧印加によるコイル６４１の電圧変化を検出する。変流器５１（信号線５１３）が断線していない場合、コイル６４１には、電磁誘導により変流器５１が検出した電流の影響が現れる。つまり、断線判定部６４３は、コイル６４１の検出波形が、パルス波形に変流器５１の検出波形が印加されているか否かにより断線の有無を判定する。断線判定部６４３は、変流器５１の検出波形が印加されていれば断線無しと判定し、印加されていなければ断線有りと判定する。断線判定部６４３は、判定結果を制御ライン４を介して発電装置１に送信する。なお、筐体６１には、断線時に点灯してユーザに知らせるＬＥＤ（図示せず）が設けられている。また、屋内の電源供給ライン２には、ブレーカＸが設置されている。
【００２８】
（作用）
本実施形態では、変流器５１、５２が電源供給ライン２に流れる商用電力の電流を検出し、同一筐体６１内に配置された計測通信装置６３に送信する。計測通信装置６３では、当該電流情報と、電圧検出部６２から送信される電圧情報とに基づいて商用電力（電力会社から購入した電力）を演算し、発電装置１の制御部１３に送信する。このとき、計測通信装置６は、遠隔制御装置３と発電装置１との通信配線である制御ライン４を利用して電力情報を発電装置１に送信する。本実施形態では、長距離となる屋内から屋外に通じる電流情報（電力情報）の通信手段として制御ライン４を用いている。
【００２９】
また、本実施形態では、パルス印加部６４２が、例えば所定時間毎に、変流器５１、５２に巻かれたコイル６４１にパルス電圧を印加し、断線判定部６４３がパルス電圧印加後の検出波形により断線の有無を判定する。断線判定部６４３は、計測通信装置６３（ＥＣＵ）内に配置されており、電力情報同様、制御ライン４を用いて断線情報を発電装置１に送信する。断線情報の送信は、断線時にのみ何らかの信号を送信するように設定しても良い。なお、断線判定部６４３は、断線情報を遠隔制御部３に対しても送信しても良い。
【００３０】
また、本実施形態では、制御ライン４が断線した場合、遠隔制御装置３との通信が切断されるため、通信時の応答がなく、発電装置１の制御部１３が制御ライン４の断線を認識することができる。このように、本実施形態の発電電源システムは、商用電力の電力情報を取得すると共に、変流器５１、５２の断線及び制御ライン４の断線を検出することができる。
【００３１】
（効果）
本実施形態によれば、変流器５１、５２の信号線５１３、５２３が、電源供給ライン２沿いに設置された検出装置６の計測通信部６３に接続されているため、４本の信号線５１３、５２３の長さを短くすることができる。これにより、信号線５１３、５２３の断線の可能性は小さくなる。また、計測通信部６３が電源供給ライン２に近接して配置されているため、電源供給ライン２の電気配線２１〜２３が目視できる状態で施工でき、対応する信号線５１３、５２３の相及びプラスマイナスの接続ミスを抑制することができる。また、電源供給ライン２が目視できるため、施工が簡単になると共に、接続ミスを容易にチェックすることができる。このように、本実施形態によれば、変流器５１、５２の断線を抑制すると共に施工の作業効率及び精度を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、変流器５１、５２の断線検出は、変流器５１、５２同様、同一筐体６１内に配置されたコイル６４１とパルス印加部６４２（計測通信部６３）との距離が短いため、インピーダンスやノイズが小さく、検出に必要な電圧（ここではパルス電圧）は小さくて済む。
【００３３】
また、断線検出部６４は、所定時間毎にパルス電圧を印加するだけで断線を判断できるため、断線検出に特別複雑な制御を必要としない。例えば特許文献２のように不要の際に試運転等をすることにより断線を検出する方法では、省エネルギーの観点で好ましくないが、本実施形態では、特別な制御なしに変流器５１、５２の断線を検出することができる。本実施形態によれば、断線検出のために発電装置を駆動させるという発電エネルギーの無駄を排除することができる。また、複雑な制御をなくし、単純な構成とすることで製造コストの増大が抑制される。
【００３４】
また、本実施形態によれば、電力情報及び断線情報の送信に制御ライン４を利用している。制御ライン４は、制御信号等の通信線と電力情報等の通信線を兼ねている。制御ライン４は、例えばインターフェイスユニット（図示せず）を介して遠隔制御装置３と発電装置１とを接続している。このような元々必要である制御ライン４を利用することで、新たな配線を追加する必要がなくなり、製造コストの増大を抑制することが可能となる。また、検出装置６がインターフェイス機能を果たすことでインターフェイスユニットを省くことができる。また、制御ライン４は、屋内の遠隔制御装置３に接続され、且つ制御信号を通信する重要な配線であるため、外周がモールド管で覆われている。したがって、コストを増大させることなく、電力情報等の通信線の断線を抑制することができる。
【００３５】
（変形態様）
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、検出装置６は、変流器５１、５２が設けられた電源供給ライン２沿いにあれば良く、屋内の変流器５１、５２に近接する位置に設置されれば良い。電源供給ライン２沿いとは、電源供給ライン２に近接する位置（屋内）から電源供給ライン２上まで含む意味である。本実施形態のように、電源供給ライン２上に配置されることで、電源供給ライン２と計測通信部６３との離間距離が小さくなり、より効果的となる。
【００３６】
また、検出装置６の筐体６１は、貫通孔６１１の代わりに端子及び配線（図示せず）を備えていても良い。端子は、筐体６１の外側の一方側に３つ他方側に３つあり、配線は、３本あり、当該一方側と他方側の端子を接続している。各端子には、各相の電気配線２１〜２３が接続され、３本の配線が電気配線２１〜２３として機能する。そして、筐体６１内の３本の配線に対して、上記同様に、変流器５１、５２をセットすれば良い。これによっても実施形態同様の効果が発揮される。
【００３７】
また、計測通信部６３は、電力に関して演算せず、変流器５１、５２からの電流情報を中継するだけのものでも良い。この場合、図４に示すように、電圧検出部６２が筐体６１外部に配置され且つブレーカＸ１を介して発電装置１に接続され、発電装置１の制御部１３が、電流情報及び電圧情報に基づいて商用電力を演算する。
【００３８】
また、断線検出方法は、上記に限られない。例えば、パルス印加部６４２が印加する電圧は、パルス電圧でなくても良い。また、断線検出方法として、変流器５１、５２に対して、常時一定の電圧を印加し、断線無しの状態では電流情報（検出される電流波形）が底上げされ、断線時には電流情報（検出される電流波形）が底上げされず、底上げの有無により断線の有無を判定する方法でも良い。この場合であっても、変流器５１、５２と計測通信部６３の離間距離が小さいため、印加電圧を小さくしても断線検出することができる。
【００３９】
また、発電装置１は、いわゆる室外機であって、コージェネレーション装置や発電ヒートポンプ式空気調和装置の場合、少なくともエンジン、発電機、制御部（制御ユニット）、及びインバータを備える部分である。発電ヒートポンプ式空気調和装置の発電装置は、さらにコンプレッサ（圧縮機）が含まれる。燃料電池コージェネレーション装置等の燃料電池システムの場合、発電装置は、燃料電池が搭載されたものであり、ガス等の燃料の供給を受ける部分である。また、遠隔制御装置は、給湯器１５ａに限らず、空気調和装置等、他の電気機器（負荷）を制御するものでも良い。
【００４０】
また、計測通信部６３や断線検出部６４は、電源供給ライン２でなく、電池等の外部電源により電力供給される構成でも良い。この構成によっても、電源供給ライン２に対する発電装置１の電力供給量に関わらず変流器の断線を検出することができる。また、環状鉄心５１１、５２１に電気配線２１、２３を巻き付けても良い。また、エンジン１１の燃料は、ガスに限らず、ガソリン、灯油、又は軽油等の液体燃料であっても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１：発電装置、  １１：エンジン、  １２：発電機、  １３：制御部、
１４：インバータ、  １５：熱回路、
２：電源供給ライン、  ３：遠隔制御装置、  ４：制御ライン、
５１、５２：変流器、  ６：検出装置、  ６１：筐体、  ６２：電圧検出部、
６３：計測通信部、  ６４：断線検出部、  ６４１：コイル（断線検出部材）
【図１】
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【図２】
2013223401.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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