(57)【要約】【課題】  遮断機能を搭載したガスメータを介して燃料ガスが供給される発電機を備えた発電システムにおいて、発電機の運転時に遮断機能が作動してガス供給が停止されることを防止した発電システムを提供する。【解決手段】  所定の監視時間に亘って連続して所定の遮断対象範囲内の流量の燃料ガスが流れた時に当該ガスの流れを遮断する遮断機能を有するガスメータ２と、ガスメータ２を介して燃料ガスが供給されて定格出力で発電する発電機１２並びに燃料ガスを燃焼して発熱する補助熱源３１と、補助熱源３１及び発電機１２の出力制御を行う制御部３２と、を備えてなり、自立運転状態が持続している場合に、制御部３２が前記監視時間内に少なくとも１回以上、補助熱源３１又は発電機１２の少なくとも何れか一方の出力を一時的に変更させることで、ガスメータ２を通過する燃料ガスの流量を遮断対象範囲内に含まれない流量に一時的に変化させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の監視時間に亘って連続して所定の遮断対象変動範囲内の変動流量幅で燃料ガスが流れた時に当該燃料ガスの流れを遮断する遮断機能を有するガスメータから前記燃料ガスの供給を受けて発電する発電システムであって、
前記ガスメータを介して前記燃料ガスが供給されて定格出力で発電する発電機と、
所定の電力負荷に対して少なくとも商用電源を含む電力が供給される第１状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第２状態とを切換可能に構成された接続切換部と、
前記ガスメータを介して供給された前記燃料ガスを燃焼させることで発熱する補助熱源と、
前記補助熱源及び前記発電機の出力制御を行う制御部と、を備えてなり、
前記第２状態が持続している場合において、前記制御部が前記監視時間内に少なくとも１回以上、前記補助熱源又は前記発電機の少なくとも何れか一方の出力を一時的に変更させることで、前記ガスメータを通過する前記燃料ガスの流量を一時的に変化させて変動流量幅を前記遮断対象変動範囲内に含まれない値にすることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
所定の監視時間に亘って連続して所定の遮断対象変動範囲内の変動流量幅で燃料ガスが流れた時に当該燃料ガスの流れを遮断する遮断機能を有するガスメータから前記燃料ガスの供給を受けて発電する発電システムであって、
前記ガスメータを介して前記燃料ガスが供給されて定格出力で発電する発電機と、
所定の電力負荷に対して少なくとも商用電源を含む電力が供給される第１状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第２状態とを切換可能に構成された接続切換部と、
前記発電機の出力制御を行う制御部と、を備えてなり、
前記第２状態が持続している場合において、前記制御部が前記監視時間内に少なくとも１回以上前記発電機の出力を前記定格出力から一時的に変更させることで、前記ガスメータを通過する前記燃料ガスの流量を一時的に変化させて変動流量幅を前記遮断対象変動範囲内に含まれない値にすることを特徴とする発電システム。
【請求項３】
前記補助熱源が前記燃料ガスの燃焼時に発生する熱が、媒体を介して熱負荷に供給可能に構成されてい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】
前記接続切換部が、前記第１状態と前記第２状態との間で状態変化したことを示す信号を前記制御部に対して送信する構成であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の発電システム。
【請求項５】
前記発電機が、ガスエンジン式であることを特徴とする請求項１〜４の何れか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、発電システムに関し、特に供給される燃料ガスを用いて定格出力で発電する発電機を有し、所定の電力負荷に対して少なくとも商用電源を含む電力が供給される第１状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第２状態とを切換可能に構成された発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２排出量の削減や省エネルギを志向した分散型エネルギシステムの開発が行われており、実用化も進んできている。今後は、一般家庭、集合住宅、オフィス等においても電力消費エリアで発電を行う分散型発電システムの利用が進むものと考えられる。特に、熱電併給可能なガスエンジンコジェネレーションシステムは、電力のみならず発電時に生ずる熱エネルギについても同時に有効利用できるため、全体的なエネルギ効率を向上させることができる点において、注目を集めている。特に近年では、発電時に生じる熱を有効活用するための制御方法について、開発が行われているところである。
【０００３】
このようなガスエンジンコジェネレーションシステムでは、一般的に、発電機と商用電源とを系統連系させると共に、発電機の出力を一定の定格出力とし、発電機の発電電力で不足する電力を商用電源で賄うように構成されている（例えば下記特許文献１参照）。ガスエンジンは、燃料電池等の電源と比較して需要負荷変動に対する出力調整が遅いため、出力を定格出力で維持することで一般的にベース電源として利用される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８７８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ガスエンジンコジェネレーションシステムを含むガス負荷に対しては、ガス供給事業者からガスメータを介してガス供給がなされることが通常である。そして、従来このガスメータとしては、ガスの供給に係る各種機能を実現するための所定のプログラムに従って動作するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）を内蔵し、このマイコンで制御される、いわゆるマイコンメータが使用されている。そして、このマイコンメータの重要な機能の一つとして、所定の監視時間に亘って連続して所定の遮断対象変動範囲内の流量のガスが流れた時（以下、「遮断条件」という）に当該ガスの流れを遮断する遮断機能がある。この遮断機能は、前記のような遮断条件を検知すると、ガス漏れやガス機器の付けっぱなし状態が発生していると判断し、災害を未然に防ぐべくガス供給を遮断する安全機能の意味合いを持つものである。
【０００６】
そして、前記のコジェネレーションシステム内のガスエンジンに対して供給されるガスについても、同様にマイコンメータを介してガス供給が行われる。ガスエンジンコジェネレーションシステムが備えるガスエンジン発電機は、前記の通り定格出力で運転されることが通常であるため、ガスエンジンに対して供給されるガス流量は通常一定量を示し、その結果ガス流量変動幅が一定範囲内を示すことが予想される。特に、発電機が系統連系されずに運転している（以下、「自立運転」という）場合には、発電機の出力変動が起こることが想定しにくく、更に、他のガス負荷が生じていない場合においては、マイコンメータを通過するガス流量が所定の範囲内で持続される可能性が高い。特に、自立運転状態は、停電等、電力系統側に何らかのトラブルが発生している場合に生じることが考えられるため、かかる状態の下では他のガス負荷によってガスが消費されていない可能性が高い。
【０００７】
つまり、このような状態の下で、一定時間ガスエンジン発電機が発電状態を持続すると、マイコンメータの遮断条件を満たし、その結果ガス供給が遮断されるという事態が起こり得る。特に、自立運転時にガスエンジン発電機から電力供給を受けている電力負荷は通常重要な負荷であることが多く、自立運転時にこのような遮断機能が作動すると、かかる負荷に対する電力供給が停止してしまう結果、需要者に多大な影響が及ぶことが考えられる。
【０００８】
もっとも、遮断機能を有しないメータを介してガス供給を行うことで上記の問題は生じないが、安全対策の面から遮断機能を完全に排除することは事実上困難である。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑み、遮断機能を搭載したガスメータを介して燃料ガスが供給される発電機を備えた発電システムにおいて、発電機の運転時に遮断機能が作動してガス供給が停止されることを防止した発電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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る発電システムは、所定の監視時間に亘って連続して所定の遮断対象変動範囲内の変動流量幅で燃料ガスが流れた時に当該燃料ガスの流れを遮断する遮断機能を有するガスメータと、前記ガスメータを介して前記燃料ガスが供給されて定格出力で発電する発電機と、所定の電力負荷に対して少なくとも商用電源を含む電力が供給される第１状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第２状態とを切換可能に構成された接続切換部と、前記ガスメータを介して供給された前記燃料ガスを燃焼させることで発熱する補助熱源と、前記補助熱源及び前記発電機の出力制御を行う制御部と、を備えてなり、前記第２状態が持続している場合において、前記制御部が前記監視時間内に少なくとも１回以上、前記補助熱源又は前記発電機の少なくとも何れか一方の出力を一時的に変更させることで、前記ガスメータを通過する前記燃料ガスの流量を一時的に変化させて変動流量幅を前記遮断対象変動範囲内に含まれない値にすることを第１の特徴とする。
【００１１】
又、本発明に係る発電システムは、所定の監視時間に亘って連続して所定の遮断対象変動範囲内の流量の燃料ガスが流れた時に当該燃料ガスの流れを遮断する遮断機能を有するガスメータと、前記ガスメータを介して前記燃料ガスが供給されて定格出力で発電する発電機と、所定の電力負荷に対して少なくとも商用電源を含む電力が供給される第１状態と、前記所定の電力負荷に対して前記商用電源からは電力が供給されず前記発電機の発電電力が供給される第２状態とを切換可能に構成された接続切換部と、前記発電機の出力制御を行う制御部と、を備えてなり、前記第２状態が持続している場合において、前記制御部が前記監視時間内に少なくとも１回以上前記発電機の出力を前記定格出力から一時的に変更させることで、前記ガスメータを通過する前記燃料ガスの流量を一時的に変化させて変動流量幅を前記遮断対象変動範囲内に含まれない値にすることを第２の特徴とする。
【００１２】
本発明に係る発電システムの上記第１又は第２の特徴構成によれば、前記第２状態が持続している場合において、制御部によって、前記監視時間内に少なくとも１回以上、前記補助熱源又は前記発電機の少なくとも何れか一方の出力が一時的に変更される。又、同第２の特徴構成によれば、前記第２状態が持続している場合において、制御部によって、前記監視時間内に少なくとも１回以上、前記発電機の出力が一時的に変更される。そして、これらの出力変更制御が行われることで、ガスメータを通過する燃料ガスの流量が、遮断対象変動範囲に含まれない変動幅で変動する。
【００１３】
従って、万一、第２状態が監視時間を超えて持続した場合であっても、監視時間経過前に、意図的に消費ガス流量が遮断対象変動範囲外となるように、補助熱源又は発電機の出力変更が生じるため、これによってガスメータ内を通過するガス流量は遮断対象変動範囲外の値を示し、ガスメータの遮断機能が作動するのを未然に防止することができる。これにより、ガスエンジンに対するガス供給が停止することがなく、電力負荷に対して監視時間を超えて継続して電力供給を行うことが可能となる。
【００１４】
尚、上記構成において、ガスメータの遮断条件が更に流量値そのものの範囲で規定されている場合には、前記補助熱源又は前記発電機の少なくとも何れか一方の出力が一時的に変更されることで、燃料ガスの流量が規定されている流量範囲外となるような構成であるとしても良い。遮断条件が流量値そのものの範囲で規定されていることは、取りも直さず、変動幅が遮断対象変動範囲内であることに加えて更に流量値そのものの範囲が規定されていることに他ならないため、かかる場合であっても、出力が変更されることでガス流量が遮断対象変動範囲外となるような構成であれば、ガスメータの遮断機能が作動するのを未然に防止することができる。このとき、出力が変動することで当然に流量値そのもので規定された遮断条件の範囲外となる。
【００１５】
又、本発明に係る発電システムは、上記第１の特徴構成に加えて、前記補助熱源が前記燃料ガスの燃焼時に発生する熱が、媒体を介して熱負荷に供給可能に構成されていることを第３の特徴とする。
【００１６】
本発明に係る発電システムの上記第３の特徴構成によれば、熱供給のために予め設けられたバックアップ熱源を前記補助熱源として用いることができる。特に、前記第２状態が持続している場合において、前記制御部によって補助熱源の出力を増加する制御が行われる場合、この出力上昇に伴って発生する熱が熱負荷に供給されるため、ガスメータの遮断機能を回避しつつ、追加的に生じた熱エネルギについても有効に利用することができる。
【００１７】
尚、蓄熱のための貯湯タンクを備える場合には、補助熱源で発生した熱が貯湯タンク内に貯えられた温水として蓄熱される構成とすることができる。
【００１８】
又、本発明に係る発電システムは、上記第１〜第３の何れか一の特徴構成に加えて、前記接続切換部が、前記第１状態と前記第２状態との間で状態変化したことを示す信号を前記制御部に対して送信する構成であることを第４の特徴とする。
【００１９】
本発明に係る発電システムの上記第４の特徴構成によれば、制御部は、接続切換部の状態が第１状態から第２状態に変化した時点から経過時間を測定し、第２状態が持続する時間が監視時間を超えない所定の時間経過後に、補助熱源又は発電機の出力制御を行う構成とすることで、ガスメータの遮断機能を作動させず電力負荷に対して発電機からの電力供給を継続して行うことができる。
【００２０】
又、本発明に係る発電システムは、上記第１〜第４の何れか一の特徴構成に加えて、前記発電機が、ガスエンジン式であることを第５の特徴とする。
【００２１】
本発明に係る発電システムの上記第５の特徴構成によれば、特に定格出力で発電することが通常であるガスエンジン発電機を備える発電システムにおいて、前記第２状態が前記監視時間を超えて持続した場合であっても、ガスメータの遮断機能を作動させず電力負荷に対する電力供給を継続して行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の構成によれば、遮断機能が搭載されたガスメータを介して燃料ガスが供給される発電機を備える発電システムにおいて、電力負荷に対し、商用電源からの電力供給がなく、当該発電機から電力供給がされている状態が持続している場合においても、遮断機能が作動せず、燃料ガスが発電機に対して継続して供給されるため、電力負荷に対して継続して電力供給を行うことができる。
【００２３】
特に、商用電源からの電力供給がない場合であって、発電機から電力供給がされる対象となる電力負荷は、比較的重要な負荷であることが通常であるため、かかる負荷に対して電力供給を停止することなく継続して電力供給を行うことができるという点で、優れた効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下において、本発明に係る発電システム（以下、適宜「本発明システム」という）の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明システム１は、外部から燃料ガスの供給を受けて発電する発電ユニット１０と、発電ユニット１０の運転時に発生する排熱を回収して給湯負荷７０と暖房端末７１に供給する排熱利用給湯暖房ユニット２０を備えて構成される。
【００２６】
図１に示すように、排熱利用給湯暖房ユニット２０は、貯湯タンク２１、排熱回収冷却液循環配管２２、温水循環配管２３、排熱回収熱交換器２４、給湯出力配管２５、暖房出力循環配管２６、暖房熱交換器２７、給水配管２８、暖房端末循環配管２９、暖房端末分岐配管３０、補助熱源３１、及び制御部３２を備えて構成される。又、各配管には、必要に応じて、循環ポンプ３３〜３５、開閉弁３６、三方弁３７、三方弁３８、逆止弁、圧力調整弁、温度センサ、圧力センサ、流量計等が介装されており、図１中においてその一部に符号を付して示している。
【００２７】
貯湯タンク２１は、発電ユニット１０の排熱回収により加熱された温水を貯湯することで、回収した排熱を蓄熱可能に構成され、更に、内部に介装された温度センサ（不図示）や水位センサ（不図示）等の貯湯量検出手段によって貯湯量を検出可能に構成されている。又、貯湯タンク２１の底部には、貯湯タンク２１から給湯負荷７０に温水が供給された場合に、上水道等の給水源（図示せず）から貯湯タンク２１内に給水補充するための給水配管２８が接続されている。
【００２８】
排熱回収冷却液循環配管２２は、発電ユニット１０内の熱交換器１９と排熱回収熱交換器２４間を連絡する往路と復路を構成する循環回路である。排熱回収熱交換器２４は、排熱回収冷却液循環配管２２内を循環する排熱回収冷却液であるジャケット冷却水と温水循環配管２３内を循環する温水の間の熱交換を行う熱交換器であり、１次側に排熱回収冷却液循環配管２２が接続し、２次側に温水循環配管２３が接続する。温水循環配管２３は、貯湯タンク２１の下部から取り出した温水を、排熱回収熱交換器２４で加熱して、貯湯タンク２１の上部に戻して循環させる循環回路である。
【００２９】
以上の構成によって、排熱回収冷却液循環配管２２内のジャケット冷却水を循環ポンプ３３で循環させ、温水循環配管２３内の温水を循環ポンプ３４で循環させることによって、熱交換器１９において発電ユニット１０内の排熱を回収して冷却水を加熱し、更に、排熱回収熱交換器２４において加熱された冷却水の熱を回収して温水循環配管２３を循環する温水を加熱して貯湯タンク２１に供給することができる。つまり、回収された発電ユニット１０の排熱が、貯湯タンク２１に蓄熱されることになる。
【００３０】
更に、排熱利用給湯暖房ユニット２０は、温水循環配管２３の途中にガスを燃料とする給湯器等の補助熱源３１が介装されており、発電ユニット１０から回収した排熱では熱量が不足する場合に、その不足熱量を補充可能となっている。
【００３１】
給湯出力配管２５は、風呂の浴槽やシャワー、台所や洗面所の給湯栓等の給湯負荷７０に対して給湯出力するための配管で、必要に応じて下流側で上水道からの給水と混合して給湯される。
【００３２】
暖房出力循環配管２６は、温水循環配管２３の下流側の貯湯タンク２１の上部付近の上部分岐点と、温水循環配管２３の上流側の貯湯タンク２１の下部付近の下部分岐点との間を、暖房熱交換器２７を介して接続する配管で、温水循環配管２３と暖房出力循環配管２６により途中に排熱回収熱交換器２４と暖房熱交換器２７の２つの熱交換器を配した循環回路が構成される。暖房熱交換器２７は、暖房出力循環配管２６内を循環する温水と暖房端末循環配管２９内を循環する熱媒体（温水）の間の熱交換を行う熱交換器であり、１次側に暖房出力循環配管２６が接続し、２次側に暖房端末循環配管２９が接続する。暖房端末循環配管２９は、暖房熱交換器２７と、床暖房配管や浴室暖房乾燥機等の暖房端末７１間を連絡する往路と復路を構成する循環回路である。
【００３３】
以上の構成によって、温水循環配管２３と暖房出力循環配管２６内の温水を循環ポンプ３４で循環させ、暖房端末循環配管２９内の熱媒体（温水）を循環ポンプ３５で循環させることで、排熱回収熱交換器２４で加熱された高温水により、暖房熱交換器２７において、暖房端末循環配管２９内を循環する熱媒体を加熱して暖房端末７１に供給することができる。つまり、回収された発電ユニット１０の排熱が、暖房端末７１で消費され、有効利用されることになる。
【００３４】
又、本発明システムでは、排熱回収冷却液循環配管２２の往路と復路の夫々に三方弁３７、３８を介装し、又、暖房端末循環配管２９の復路の途中に開閉弁３６を介装し、暖房端末分岐配管３０を、三方弁３７と開閉弁３６の上流側の間と、三方弁３８と開閉弁３６の下流側の間に夫々配している。これにより、発電ユニット１０内の熱交換器１９において排熱回収して加熱された冷却水を熱媒体として暖房端末循環配管２９に直接供給可能となるため、温水循環配管２３と暖房出力循環配管２６を経由する場合に比べて高効率で、発電ユニット１０の排熱が回収され暖房端末７１に供給可能となる。
【００３５】
制御部３２は、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、各配管及び貯湯タンク２１に介装された温度センサ、圧力センサ、流量計等の計測信号、その他の入力信号及び内部の制御情報に基づいて、発電ユニット１０の運転の開始及び停止制御を行うとともに、各配管に介装された循環ポンプ３３、３４の運転制御や、開閉弁３６及び三方弁３７、３８等の開閉及び開度の制御を行い、各配管内の流体の循環を制御する。又、制御部３２は補助熱源３１の出力制御を行う。更に、制御部３２は、後述するように、制御部１５に対して制御信号を送信し、発電機１２の出力制御及びこれに伴うガスエンジン１１の回転制御を行う。
【００３６】
又、発電ユニット１０は、ガス（ここでは「都市ガス」とする）を燃料として作動するガスエンジン１１、ガスエンジン１１によって駆動される発電機１２、発電機１２の発電電力を所定の電気方式の出力電圧と周波数の交流電力に変換するインバータ１３、ガスエンジン１１の排熱との熱交換により冷却水を加熱して排熱利用給湯暖房ユニット２０側に供給する熱交換器１９、及び、発電ユニット１０の運転並びに出力制御を行う制御部１５を備えて構成されている。
【００３７】
本実施形態では、発電ユニット１０は一般家庭用に単相３線式正弦波出力の１００Ｖ／２００Ｖを出力する。又、インバータ１３は双方向に交流電力の電圧及び周波数を変換する機能を有し、発電ユニット１０の端子１０ａは、発電ユニット１０の定常運転時には発電電力の出力端子として機能し、同ユニット１０の起動時にはガスエンジン１１の始動用電源の供給を外部から受けるための入力端子として機能する。又、発電ユニット１０の起動時は、発電機１２がガスエンジン１１のスタータモータとして機能し、外部から入力される交流電力を、インバータ１３を介して発電機１２に供給し、発電機１２の回転運動によりガスエンジン１１の始動を行うように構成されている。
【００３８】
制御部１５はマイクロコンピュータ等を用いて構成され、発電ユニット１０の定常運転時の出力制御や起動時のガスエンジン１１の始動制御等を行う。又、前記のように、排熱利用給湯暖房ユニット２０の制御部３２からの制御信号を取得可能に構成されており、かかる信号に基づいてガスエンジン１１及び発電機１２の制御が可能な構成である。
【００３９】
本実施形態では、発電ユニット１０の発電電力が、商用電源６０（単相３線式１００Ｖ／２００Ｖ）と系統連系して、電力負荷６１、６２に電力供給可能に構成されている。具体的には、商用電源６０と発電ユニット１０は、第１分電盤４０と第２分電盤４１を介して相互に接続する構成である。第１分電盤４０には、商用電源６０の停電時（系統停電時）に使用不可となる電力負荷６１が接続し、第２分電盤４１には、系統停電時においても使用可能となる電力負荷６１が接続する。電力負荷６１には、系統停電時にも使用可能であることが望まれる家電製品（照明、冷蔵庫、テレビ等）、及び、排熱利用給湯暖房ユニット２０の制御部３２及び電動装置（循環ポンプ３３、３４等）が含まれる。又、電力負荷６１と排熱利用給湯暖房ユニット２０の制御部３２は、系統停電時には、発電ユニット１０の自立運転によって電力供給される自立運転時電力負荷となる。
【００４０】
第１分電盤４０には、単相３線式電力線（１φ３Ｗ）の両端に主幹ブレーカ４２とブレーカ４３が設けられ、その途中に複数の分岐ブレーカ４４と２つの変流器４５が設けられている。主幹ブレーカ４２側に商用電源６０が接続し、ブレーカ４３側に第２分電盤４１が接続し、各分岐ブレーカ４４に電力負荷６１が接続する。変流器４５は、発電ユニット１０から商用電源６０に向けた逆潮流並びに系統停電の検出に用いられ、検出信号は制御部１５に入力される。
【００４１】
第２分電盤４１には、２つのスイッチ４７、４８と複数の分岐ブレーカ４６が設けられている。スイッチ４７はオンオフスイッチ（開閉スイッチ）で、１次側が単相３線式電力線（１φ３Ｗ）を介して第１分電盤４０のブレーカ４３に接続し、２次側が単相３線式電力線（１φ３Ｗ）を介して発電ユニット１０の系統正常時に使用する端子１０ａに接続している。スイッチ４８は２入力切替スイッチで、一方の入力端が単相２線式電力線（１φ２Ｗ）を介してスイッチ４７の１次側と接続し、他方の入力端が単相２線式電力線（１φ２Ｗ）を介して発電ユニット１０の系統停電時に使用する端子１０ｂに接続し、出力端が単相２線式電力線（１φ２Ｗ）を介して各分岐ブレーカ４６と接続する。発電ユニット１０は、系統正常時には、端子１０ａから単相３線式１００Ｖ／２００Ｖを出力し、系統停電時には、端子１０ｂから単相２線式１００Ｖを出力する。
【００４２】
尚、端子１０ａと１０ｂの接続切換を行うためのスイッチ５１及び５２、並びに、前記スイッチ４７及び４８を含めて接続切換部５０と称し、接続切換部５０内の各スイッチが、制御部１５からの制御信号を受けて切換制御される構成である。制御部１５は、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、発電ユニット１０の定常運転時の出力制御や、系統正常時及び系統停電時における接続切換部５０の切換制御、及びガスエンジン１１の始動制御等を行う。
【００４３】
系統正常時には、スイッチ４７はオン状態（閉状態）となり商用電源６０と発電ユニット１０の端子１０ａが接続して系統連系され、スイッチ４８は負荷６２側が商用電源６０側に接続し、スイッチ４７の１次側、つまり、商用電源６０と発電ユニット１０の端子１０ａが分岐ブレーカ４６と接続する。これに対し、系統停電時には、スイッチ４７はオフ状態（開状態）となり商用電源６０と発電ユニット１０の間の接続が遮断され、スイッチ４８は負荷６２側が発電ユニット１０側に接続し、発電ユニット１０の端子１０ｂが分岐ブレーカ４６と接続する。
【００４４】
又、本発明システム１は、系統停電時に発電ユニット１０を強制的に運転させるための操作スイッチ４９を備える。かかる操作スイッチ４９が利用者によって操作されると、強制運転信号が操作スイッチ４９から発電ユニット１０の制御部１５に入力され、制御部１５は、強制運転信号に応じて切換制御部５０の切換制御を行う。
【００４５】
具体的には、制御部１５は、系統正常時には、スイッチ４７をオン、スイッチ４８を商用電源６０側に接続、スイッチ５１をオン、スイッチ５２をオフとする。これにより、商用電源６０と発電ユニット１０の端子１０ａが系統連系し、全ての電力負荷への電力供給が可能となる。又、系統停電時には、スイッチ４７をオフ、スイッチ４８を発電ユニット１０側へ接続、スイッチ５１をオフ、スイッチ５２をオンとする。これにより、商用電源６０と発電ユニット１０との系統連系が解除されるとと共に、発電ユニット１０の発電電力が電力負荷６２に対して供給される。
【００４６】
尚、補助熱源３１及びガスエンジン１１には、ガス供給会社からガスメータ２を介してガス供給配管３より燃料ガスが供給される構成である。このガスメータ２は、所定の監視時間に亘って連続して所定の遮断対象変動範囲内の流量の燃料ガスが流れた時に当該燃料ガスの流れを遮断する遮断機能を有する、いわゆるマイコンメータであるとする。ガスメータ２を介して供給される燃料ガスは、供給配管３を通過した後、配管３ａ及び３ｂに分岐され、夫々補助熱源３１及びガスエンジン１１に供給される構成である。そして、補助熱源３１及びガスエンジン１１で消費されたガス量はガスメータ２で計測される。尚、図１では、補助熱源３１及びガスエンジン１１以外のガス消費機器については記載を省略している。
【００４７】
本発明システム１が備える制御部３２は、排熱利用給湯暖房ユニット２０内の各ポンプ等の運転制御、発電ユニット１０及び補助熱源３１の運転制御に加えて、発電ユニット１０が自立運転時にガスメータ２の遮断機能が作動して燃料となるガスの供給が停止されないように処置を施す機能（以下、「自立運転時ガス遮断回避機能」という）を有する。図２は、制御部３２の有する機能の内、前記自立運転時ガス遮断回避機能を作動させるための構成要素を示すブロック図である。
【００４８】
図２に示す制御部３２は、状態信号入力受付部９０、記憶部９１、時間計測カウンタ９２、リセット処理部９３、比較処理部９４、及び制御信号出力部９５を備える。
【００４９】
状態信号入力受付部９０は、発電ユニット１０が自立運転状態にあるか否かを示す状態信号の入力を受け付ける。具体的には、制御部１５から発電機１２の運転状態、及び切換制御部５０内の各スイッチの接続状態を示す信号が、状態信号として状態信号入力受付部９０に送られる構成とすることができる。
【００５０】
ここで、発電ユニット１０が自立運転状態にない場合（以下、「第１状態」という）とは、商用電源６０から電力負荷６１並びに６２に対して電力供給がされている状態であり、発電ユニット１０が運転していれば系統連系がされている状態、発電ユニット１０が停止していれば単に商用電源６０のみから電力供給を受けている状態を表している。一方、発電ユニット１０が自立運転状態にある場合（以下、「第２状態」という）とは、発電ユニット１０と商用電源６０からの電力系統とが連系しておらず、電力負荷６２に対して商用電源６０からではなく発電ユニット１０から電力供給がされている状態を表している。
【００５１】
状態信号入力受付部９０は、取得した状態信号が第１状態から第２状態に変化したことを検知すると、時間計測カウンタ９２及びリセット処理部９３を動作させる。リセット処理部９３は、状態信号入力受付部９０からの動作指示が与えられると、時間計測カウンタ９２に対してリセット処理を実行する。時間計測カウンタ９２は、リセット処理部９３からのリセット処理を受けてリセットされた後、経過時間の測定を開始する。尚、時間計測カウンタ９２は、リセット処理を受けた後からの経過時間を測定する機能を有していれば良く、必ずしも「カウンタ」である必要はない。
【００５２】
記憶部９１は、ガスメータ２が遮断機能を動作させるための条件となる監視時間、及び当該監視時間よりも短い所定の時間（以下、「閾値時間」という）に関する情報が記録されている。例えば、監視時間が１２時間である場合、１２時間連続してガスメータを通過するガスの流量が所定の遮断対象変動範囲内であれば、ガスメータ２が遮断機能を動作させ、ガス供給元からガスメータの２次側へのガス供給を停止させる。そして、監視時間を１２時間とした場合、閾値時間を例えば１１時間５０分とする。
【００５３】
比較処理部９４は、記憶部９１に記録されている閾値時間と時間計測カウンタ９２が示す経過時間を比較し、経過時間が閾値時間を経過した時点で、リセット処理部９３にリセット指示を与えると共に、制御信号出力部９５に対して、補助熱源３１の出力を上昇させる旨の制御信号を送信する指示を与える。リセット処理部９３は、比較処理部９４からの信号を受け、時間計測カウンタ９２に対してリセット処理を実行し、時間計測カウンタ９２は再びリセット処理後の経過時間の測定を開始する。又、制御信号出力部９５は、補助熱源３１に対して遮断機能回避のための出力上昇指示を与え、これによって補助熱源３１の出力が増大する。ここで、遮断機能回避のための出力上昇指示とは、補助熱源３１の出力を上昇させることで増加した燃料ガスの消費流量の変動幅が、遮断対象変動範囲内に含まれない値となるような条件下で補助熱源３１の出力を上昇させることを示すこととする。即ち、補助熱源３１は制御信号出力部９５からの遮断機能回避のための出力上昇指示が与えられると、その出力を上昇し、これによって補助熱源３１に対して与えられるガス量が増加する。
【００５４】
従って、時間計測カウンタ９２が経過時間の測定を開始してから閾値時間経過までの間に、ガスメータ２を通過するガス流量が、継続して遮断対象変動範囲内の変動幅であった場合、当該補助熱源３１の出力上昇に伴うガス量の増加によってガスメータ２を通過するガス流量が遮断対象範囲外を示すこととなる。
【００５５】
ガスメータ２は、遮断対象変動範囲内の流量を示す状態が持続する時間を測定するためのカウンタ（若しくはタイマ等）を備えており、このカウンタが時間測定を開始してから監視時間を超えたことを検知すると前記遮断機能が動作する仕組みとなっている。又、一方で監視時間内に遮断対象変動範囲外の変動幅を示すガス流量がガスメータ２内を通過すると、カウンタがリセットされ、再び遮断対象範囲内の流量を示した時点から経過時間の測定が開始される。従って、本発明システム１の場合、監視時間よりも短い閾値時間経過後に遮断対象範囲を超えるような補助熱源３１の出力上昇が生じるため、これによってガスメータ２内を通過するガス流量の変動幅は遮断対象変動範囲外の値を示し、ガスメータ２内のカウンタがリセットされる。これにより、ガスメータ２の遮断機能が作動するのを未然に防止することができる。
【００５６】
特に、上述のように、制御信号出力部９５から補助熱源３１に対して制御信号が送られるのは、発電ユニット１０が自立運転を継続している場合である。発電ユニット１０が自立運転を行っている場合とは、電力負荷の内、自立運転時においても電力供給を必要とする電力負荷６２に対してのみ電力供給が行われている状態である。そして、発電ユニット１０はガスエンジン１１の回転によって発電機１２が発電する構成であり、通常、定格出力で運転されることを想定したものである。かかる状態の下では、ガスエンジン１１で消費するガス量は一定値を示すため、このような状態が継続することで、当該ガス流量の変動幅が遮断対象変動範囲内にある場合には、ガスメータの遮断機能が動作する懸念がある。本来、ガスメータの遮断機能は、ガス漏れや意図しないガス機器の付けっぱなしによる事故の未然防止を防ぐ目的であるところ、定格出力の発電が行われているガスエンジン１１に対するガス供給を遮断することを目的とするものではない。特に、自立運転時は、商用電源６０からの電力供給がなされておらず、且つ、かかる場合においても電力供給を必要とする一部の負荷に対して電力が供給されている状態であるから、なるべく電力供給の停止は避けるべきである。
【００５７】
本発明システム１によれば、万一自立運転が監視時間を超えて持続した場合であっても、監視時間より短い閾値時間経過後に、意図的にガス流量の変動幅が遮断対象変動範囲を超えるような補助熱源３１の出力上昇が生じるため、これによってガスメータ２内を通過するガス流量の変動幅は遮断対象変動範囲外の値を示し、ガスメータ２内のカウンタがリセットされ、ガスメータ２の遮断機能が作動するのを未然に防止することができる。これにより、ガスエンジン１１に対するガス供給が停止することがなく、電力負荷６２に対して監視時間を超えて継続して電力供給を行うことが可能となる。
【００５８】
尚、補助熱源３１は、制御信号出力部９５からの制御信号を受けて出力を上昇させた後、所定時間経過後再び出力を制御前の状態に低下させるものとして構わない。このとき、制御前の状態において補助熱源３１が動作していなかった場合には、制御信号出力部９５からの制御信号を受けて補助熱源を稼働させた後、所定時間経過後補助熱源を停止させるものとして良い。
【００５９】
以下に別実施形態につき説明する。
【００６０】
〈１〉  ガスエンジン１１が、出力を臨時的に低下させる機能を有する場合には、補助熱源３１の出力上昇に替えて、ガスエンジン１１の出力を臨時的に定格出力から低下させることで、消費ガス流量を意図的に遮断対象範囲外にする構成としても良い。この場合、制御信号出力部９５は、発電ユニット１０内の制御部１５に対して遮断機能回避のための臨時出力低下指示を与え、制御部１５がこれを受けてガスエンジン１１の出力を臨時的に低下させる制御を行う。これによって、ガスエンジン１１で消費されるガス流量が低下し、万一自立運転が監視時間を超えて持続した場合であっても、監視時間より短い閾値時間経過後に、ガスメータ２内を通過するガス流量の変動幅は遮断対象変動範囲外の値を示し、ガスメータ２内のカウンタがリセットされ、ガスメータ２の遮断機能が作動するのを未然に防止することができる。これにより、ガスエンジン１１に対するガス供給が停止することがなく、電力負荷６２に対して監視時間を超えて継続して電力供給を行うことが可能となる。この場合に限り補助熱源３１は必ずしも必要ではない。
【００６１】
尚、この場合、発電機１２の出力が臨時的に低下するため、電力負荷６２に対して供給される電力も低下し、負荷に応じては好ましくない状態となる。このため、ガスエンジン１１は、遮断機能回避のための臨時出力低下制御がされた後は、少なくともガスメータ２内のカウンタがリセットされるまでに要する時間が経過した後できるだけ早く臨時出力低下制御前の状態に復帰させ、発電機１２を定格出力に戻すことが好ましい。
【００６２】
〈２〉  又、補助熱源３１とガスエンジン１１の双方の出力を変更可能に構成されている場合には、貯湯タンク２１内の湯温に応じて、補助熱源３１とガスエンジン１１の何れの出力を変更するかを制御部３２が判断すると共に、制御対象に対して制御信号出力部９５からの制御信号が与えられる構成としても良い。例えば、貯湯タンク２１内の湯温が所定温度以上を示す場合にはガスエンジン１１の出力を定格出力から臨時的に低下させ、貯湯タンク２１内の湯温が前記所定温度以下を示す場合には補助熱源３１の出力を上昇（又は停止状態から稼働）させるものとしても良い。
【００６３】
〈３〉  操作スイッチ４９が操作されることで発電ユニット１０が強制的に自立運転状態となる構成である場合には、操作スイッチ４９からの強制運転信号が制御部１５に対して与えられると、制御部１５が制御部３２（内の状態信号入力受付部９０）に対して第１状態から第２状態に変化したことを示す状態信号を送信する構成としても良い。
【００６４】
〈４〉  図１に示される本発電システム１の発電ユニット１０及び排熱利用給湯暖房ユニット２０の構成は一例であり、監視時間内に少なくとも１回以上、補助熱源３１又はガスエンジン１１に対して一時的な出力変更の制御信号を送信可能に構成されていれば、図１の構成に限定されるものではない。又、発電ユニット１０はガスエンジン発電システムを想定して説明したが、定格出力で発電することが想定されている発電機を備える構成であれば、ガスエンジン発電機に限定されるものではない。
【００６５】
〈５〉  上述の実施形態では、ガスメータが所定の遮断対象変動範囲内の変動流量幅で燃料ガスが流れた時に当該燃料ガスの流れを遮断する遮断機能を有するものとして説明したが、前記遮断機能が、流量値そのものが所定の範囲内を持続する場合に遮断する構成であっても良い。このとき、遮断条件として、変動流量幅に加えて流量値そのものの条件が更に追加されたものと見ることができる。かかる場合、補助熱源又は前記発電機の少なくとも何れか一方の出力が一時的に変更されることで、燃料ガスの流量値が規定されている流量範囲外となるような構成とすることができる。このとき、補助熱源又は前記発電機の少なくとも何れか一方の出力が一時的に変更されることで、当然に前記変動流量幅を超えるガス流量の変動が生じることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る発電システムは、特に定格出力で発電することが想定されているガスエンジン発電システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明システムの概略構成を示すブロック図
【図２】排熱利用給湯暖房ユニットが備える制御部の構成要素の内、自立運転時ガス遮断回避機能を作動させるための構成要素を示すブロック図
【符号の説明】
【００６８】
１：    本発明に係る発電システム
２：    ガスメータ
３：    ガス供給配管
１０：    発電ユニット
１９：    熱交換器
２０：    排熱利用給湯暖房ユニット
２１：    貯湯タンク
２２：    排熱回収冷却循環配管
２３：    温水循環配管
２４：    排熱回収熱交換器
２５：    給湯出力配管
２６：    暖房出力循環配管
２７：    暖房熱交換器
２８：    給水配管
２９：    暖房端末循環配管
３０：    暖房端末分岐配管
３１：    補助熱源
３２：    制御部
３３、３４、３５：    循環ポンプ
３６：    開閉弁
３７：    三方弁
３８：    三方弁
４０：    第１分電盤
４１：    第２分電盤
４２：    主幹ブレーカ
４３：    ブレーカ
４４：    ブレーカ
４５：    変流器
４６：    分岐ブレーカ
４７、４８：    スイッチ
５０：    接続切換部
５１、５２：    スイッチ
６０：    商用電源
６１：    電力負荷
７０：    給湯負荷
７１：    暖房端末
９０：    状態信号入力受付部
９１：    記憶部
９２：    時間計測カウンタ
９３：    リセット処理部
９４：    比較処理部
９５：    制御信号出力部
【図１】
2009243736.tif 000003
【図２】
2009243736.tif 000004