(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相三線式又は三相式電源の各相に接続される負荷の一部を複数に分割し、分割された負荷を切替器を介して各相に接続し、上記各負荷の使用電力量を監視する集中制御ユニットにより上記切替器を制御して、相間の電力差が一定値を超えたときに上記分割された負荷を切り替えることにより、相間のバランスを維持するようにした電源装置であって、上記分割された負荷を、各負荷に含まれている機器の突入電流や発停の頻度等により複数の種類に分けると共に、各種類にそれぞれ適当な不感時間を対応させ、各負荷の使用電力量の変化が上記不感時間よりも長い一定値を超えたときに、該電力量の変化を上記相間の電力差に算入するようにしたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記切替器として、機械式リレー接点に半導体スイッチを並列接続した高速切替器を使用したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コージェネレーション等の小規模電源装置の相間負荷切替装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションシステム等の小規模の常用自家用発電装置で、商用電源に並列接続しないものでは、発電機の各相の負荷が固定されていると、負荷の変動によって相間のバランスがくずれた場合に、電圧の不均衡を生じたり、出力が低下したりするという問題があり、従来は安定な負荷のみを選定して自家用発電機に接続し、発停の頻度の高い負荷や突入電流の大きい負荷は商用電源に接続するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に病院やレストランあるいは小規模の工場等でボイラーや給湯等の需要が比較的大きい需要家がコージェネレーション装置を導入した場合、従来のように変動の少ない負荷ばかりを選定していると、発電機出力が余ってしまうおそれがあるために、随時オンオフされる負荷や突入電流の大きな負荷等も発電機側に接続して、コージェネレーションの電力利用効率を高める必要がある。しかしこのように変動し易い負荷を小容量の発電機あるいは変圧器に接続するには、単相三線式、三相三線式あるいは三相四線式電源の相間のバランスがくずれないような対策が必要である。そこで本発明は、変動し易い負荷を接続しても相間のバランスを維持することができるようなこの種の電源装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による電源装置は、図１に示すように、電源１の各相に接続される負荷（Ｌ1 ，Ｌ2 ，…）の一部を複数に分割し、分割された負荷（Ｌ3 ，Ｌ4 ，…）を切替器（Ｓ1 ，Ｓ2 ，…）を介して電源１の各相（Ｕ，Ｖ）に接続し、上記各負荷（Ｌ1 ，Ｌ2 ，…）の使用電力量を監視する集中制御ユニット２により上記切替器を制御して、相間の電力差が一定値を超えたときに上記分割された負荷を相間で切り替えることにより、各相間のバランスを維持するようにしたものであって、上述のように分割された負荷（Ｌ3 ，Ｌ4 ，…）を、各負荷に含まれている機器の突入電流や発停の頻度等により複数の段階（レベル１，２，…）に分けると共に、例えばレベル１：ΔＴ＝５秒，レベル２：ΔＴ＝２０秒，レベル３：ΔＴ＝１０分というようにそれぞれ適当な不感時間ΔＴを対応させ、各負荷の使用電力量の変化の持続時間Ｔが上記不感時間を超えた（Ｔ＞ΔＴ）ときに、この電力量の変化を上記相間の電力差に算入するようにしたものである。この構成によれば、常時各負荷（Ｌ1 ，Ｌ2 ，…）の実際の使用電力量を見ながら切り替えることができ、それによって電圧の不均衡や出力の低下を防止することができるので、従来発停の頻度や突入電流の大きさ等のために接続できなかった負荷でも、安心して自家発電機側に接続することができる。また、たとえ変動しても数秒以内に回復するような負荷や数分以内に回復する負荷に対して、不感時間ΔＴを複数段階に設定しておくことにより、一時的な変動に一々対応していたずらに負荷の切り替えを行うのを阻止し、リレー接点の消耗や動作が不安定になるのを防止することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を単相三線式の自家発電機に実施した例を示したもので、発電機１の各相（Ｕ，Ｖ）にはそれぞれに固定された負荷（Ｌ1 ，Ｌ2 ）の他に、細かく複数に分割された負荷（Ｌ3 ，Ｌ4 ，…）が切替器（Ｓ1 ，Ｓ2 ，…）を介して接続されており、これら全ての負荷（Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 ，…）の使用電力量が、集中制御ユニット２により電圧計及び変流器ＣＴを介して常時監視されている。いま集中制御ユニット２によって相間の電力差（例えばＵ＞Ｖ）が一定値を超えたことが検出されると、Ｕ相に接続されている負荷（Ｌ3 ，Ｌ4 ，…）のうち、使用電力量がその電力差の１／２の電力量に最も近いものが選ばれて、これをＶ相に切り替えられ、相間のバランスが維持されるようになっている。なお図中、３はヒューズ、ＣＴは電流検出用の変流器である。
【０００６】
本発明においては、電源装置１の各相（Ｕ，Ｖ）に接続される負荷には、照明設備のような安定な負荷ばかりでなく、冷蔵庫、冷凍庫、あるいは換気ファン等のように、定常的な負荷ではあるが温度制御装置により自動的にオンオフを繰り返し、その際の突入電流の大きいもの、あるいは空調室内機、パソコン、テレビ、ビデオ等のように一度オンすると数十分以上は使用される随時負荷であって、接続されている各機器の突入電流の比較的小さいもの、あるいは空調室外機、洗濯機、乾燥機等のように、随時負荷で突入電流の大きいもの、更にはファクシミリ、電子レンジ、掃除機等のように、一度に数分程度しか連続使用されないもの等、種々の負荷が含まれている。このように変動の仕方の異なる負荷を一律に扱うと、例えば突入電流のような短時間の変動で一々負荷の切り替えを行ってしまうことになって、却って動作の不安定を引き起こしたり、リレー接点を消耗させたりする原因となる。
【０００７】
しかし、本発明は、上述の問題点を解決しており、上述のように分割された負荷（Ｌ3 ，Ｌ4 ，…）を、各負荷に含まれている機器の突入電流や発停の頻度等により複数の段階（レベル１，２，…）に分けると共に、例えばレベル１：ΔＴ＝５秒，レベル２：ΔＴ＝２０秒，レベル３：ΔＴ＝１０分というようにそれぞれ適当な不感時間ΔＴを対応させ、各負荷の使用電力量の変化の持続時間Ｔが上記不感時間を超えた（Ｔ＞ΔＴ）ときに、この電力量の変化を上記相間の電力差に算入するようにしたものである。この不感時間ΔＴの設定は、各切替器（図３参照）内の制御回路４にタイマを設けて行うようにしてもよく、集中制御ユニット２側でソフトウエアで行うようにしてもよい。なお不感時間の代わりに有意の電力変動幅とは見なさない不感変動幅ΔＷを複数レベル設定してもよく、あるいはΔＴとΔＷを各負荷毎に個別に定めて、更に綿密に制御するようにしてもよい。
【０００８】
次に図２の実施例は、本発明を三相式発電機に実施した例を示したもので、切替器として各一対の３極スイッチを用いる点以外は、ほぼ同様の構成である。また図３は、請求項２の発明の実施例を示したもので、上記切替器（Ｓ1 ，Ｓ2 ，…）として、機械式リレー接点５にサイリスタのような半導体スイッチ６を並列接続したものであり、機械式接点５が応答するまでのごく短時間の間半導体スイッチ６で電流をバイパスさせるようにしたものである。この構成によれば、比較的安価に高速切替器を制作することが可能であり、これを用いて負荷を細分することにより、全半導体式スイッチに比しきわめて低コストの無瞬断式切替器を構成することができる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば上述のように、常時各負荷（Ｌ１，Ｌ２，…）の実際の使用電力量を見ながら切り替えることができ、それによって電圧の不均衡や出力の低下を防止することができるので、従来稼働率や突入電流等のために接続できなかった負荷も安心して自家発電機側に接続することができるという利点があり、また、たとえ変動しても数秒以内に回復するような負荷や数分以内に回復する負荷に対して、不感時間ΔＴを複数段階に設定しておくことにより、一時的な変動に一々対応していたずらに負荷の切り替えを行うのを阻止し、リレー接点の消耗や動作が不安定になるのを防止することができるという利点があり、更に請求項２のように、頻繁に切り替えが必要な切替器として、機械式リレー接点に半導体スイッチを並列接続したものを使用すれば、比較的安価に高速切替器を制作することが可能であり、これを用いて負荷を細分することにより、全半導体式スイッチに比しきわめて低コストの無瞬断式切替器を構成することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の回路図。
【図２】同上の他の実施例の回路図。
【図３】同上に用いる高速切替器の回路図。
【符号の説明】
１  単相三線式又は三相式発電機
２  集中制御ユニット
３  ヒューズ
４  制御回路
５  機械式接点
６  半導体スイッチ
Ｌ1 ，Ｌ2 ，…        負荷
Ｓ1 ，Ｓ2 ，…        切替器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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