JP4851399B2 - コージェネレーションシステムおよびその貯湯ユニット - Google Patents

Description

この発明はコージェネレーションシステムに関し、より詳細には、商用電源などの外部電源からの送電が停止したときでも発電ユニット及び貯湯ユニットの双方が運転を継続できるコージェネレーションシステムに関する。

近年、ガスを燃料とする家庭用のコージェネレーションシステムが普及している。この種のコージェネレーションシステムは、図６(a)に示すとおり、発電ユニットＡと貯湯ユニットＢを主要部として構成される。発電ユニットＡには、ガスエンジンａと、このガスエンジンａで駆動する発電機ｂと、この発電機ｂで生成された直流電力を交流電力に変換するインバータｃと、上記ガスエンジンａの排熱を利用して熱媒を加熱する排熱熱交換器ｄと、発電ユニットＡの余剰電力を回収するヒータｅとが備えられており、上記インバータｃで生成された交流電力が家庭用の電力として出力されている。一方、貯湯ユニットＢは、上記発電ユニットＡで加熱された熱媒から生成した温水や補助熱源機ｆで加熱した温水を給湯や暖房用に利用するためのユニットであって、上記補助熱源機ｆと、上記発電ユニットＡで加熱された熱媒から温水を生成する熱交換器ｇと、この熱交換器ｇで生成された温水等を貯湯する貯湯タンクｈとを主要部として構成される。なお、これらの詳細な動作は周知であるので説明を省略する。

図６(b)は、このような従来のコージェネレーションシステムにおける電源系統の概略構成を示す説明図である。図示のように、従来のコージェネレーションシステムは、商用電源などの外部電源ｍから分電盤ｉを介して供給される交流電力（たとえばＡＣ１００Ｖ）を電源部ｊで直流電力（たとえばＤＣ１５Ｖ）に変換して貯湯ユニットＢの制御基板ｋに供給するとともに、発電ユニットＡの制御基板ｌに対しても分電盤２を介して電力が供給されている。
特開２００６−２７４８５０号公報

しかしながら、このような従来のコージェネレーションシステムでは以下の問題があり、その改善が望まれていた。

すなわち、従来のコージェネレーションシステムは、発電ユニットＡおよび貯湯ユニットＢのそれぞれの制御基板ｋ，ｌがいずれも外部電源ｍから電力の供給を受けるように構成されているため、外部電源ｍからの送電が停止すると発電ユニットＡおよび貯湯ユニットＢの制御基板ｋ，ｌへの電力供給が停止するため発電ユニットＡが停止し、家庭用の電力を供給できなくなるという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、外部電源からの送電が停止しても発電ユニットを停止させることなく発電を行ない得るコージェネレーションシステムおよびそのための貯湯ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るコージェネレーションシステムは、 発電ユニットと貯湯ユニットとを有し、これら各ユニットの制御部が外部電源から電力の供給を受けるように構成されたコージェネレーションシステムであって、前記貯湯ユニットの制御部が前記外部電源からの交流電力を直流電力に変換する電源部を介して電力の供給を受けるとともに、前記発電ユニットからの出力線が前記外部電源から前記電源部への送電線に接続されたものにおいて、前記外部電源からの送電停止を検出する停電検出手段と、前記電源部で直流変換された直流電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から前記発電ユニットに直流電力を供給するための第１の電路および前記蓄電手段から前記貯湯ユニットに直流電力を供給する第２の電路と、前記蓄電手段の蓄電容量を検出する蓄電容量検出手段と、前記外部電源からの電力供給を遮断する電源遮断手段とを備えてなり、前記貯湯ユニットの制御部は、前記停電検出手段において送電停止が検出されたときには前記電源遮断手段により外部電源からの電力供給を遮断状態とすることにより、前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力を供給してコージェネレーションシステムを作動状態にする制御構成を備えるとともに、コージェネレーションシステムが待機状態にあるときには、前記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量とコージェネレーションシステムの起動に必要な蓄電容量として予め設定された起動最低蓄電容量とを比較して、前記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が前記起動最低蓄電容量以上であれば、前記電源遮断手段により外部電源からの電力供給を遮断して前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力を供給する制御構成を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項１に係るコージェネレーションシステムは、外部電源からの送電が停止すると、貯湯ユニットの制御部が、停電検出手段を通じて外部電源からの送電停止を検出して、電源遮断手段により外部電源からの電力供給を遮断状態（外部電源からの電路を切断状態）とする。これにより、蓄電手段から第１の電路および第２の電路を介して発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力が供給され、そのため、外部電源からの送電が停止しても発電ユニットと貯湯ユニットの制御部が互いに連係可能な状態（通信可能な状態）に維持されるとともに、発電機を駆動する駆動源の起動手段も起動可能な状態とされるので、この状態で貯湯ユニットの制御部が発電機の駆動源の起動手段を起動させてコージェネレーションシステムを作動状態にする。したがって、このコージェネレーションシステムによれば、外部電源からの送電が停止しても発電ユニットによる発電が自動的に開始されるので、同システムが配置された家庭は外部電源からの送電停止にかかわらず電力の供給を受けることができる。

また、その一方で、コージェネレーションシステムが待機状態（発電ユニットが停止状態（ガスエンジン作動停止状態）にあり、かつ、貯湯ユニット側も給湯・暖房等の機能がすべて停止状態にあり、補助熱源機も停止している状態）にあるときには、貯湯ユニットの制御部が蓄電手段の蓄電容量を監視して、コージェネレーションシステムを起動するに必要な蓄電容量（具体的には、発電・貯湯の各ユニットの制御部が動作でき、かつ、ガスエンジンのセルモータを起動できる電力）として設定された起動最低蓄電容量を上回る容量が蓄電手段にあれば、外部電源からの電力供給を停止して、蓄電手段から発電ユニットと貯湯ユニットに電力を供給する。そのため、外部電源の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。

また、請求項２に係る発明は、コージェネレーションシステムは、発電ユニットと貯湯ユニットとを有し、これら各ユニットの制御部が外部電源から電力の供給を受けるように構成されたコージェネレーションシステムであって、前記貯湯ユニットの制御部が前記外部電源からの交流電力を直流電力に変換する電源部を介して電力の供給を受けるとともに、前記発電ユニットからの出力線が前記外部電源から前記電源部への送電線に接続されたものにおいて、前記外部電源からの送電停止を検出する停電検出手段と、前記電源部で直流変換された直流電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から前記発電ユニットに直流電力を供給するための第１の電路および前記蓄電手段から前記貯湯ユニットに直流電力を供給する第２の電路と、前記第１の電路および第２の電路をそれぞれ開閉する電路開閉手段と、前記蓄電手段の蓄電容量を検出する蓄電容量検出手段と、前記外部電源からの電力供給を遮断する電源遮断手段とを備えてなり、前記貯湯ユニットの制御部は、前記停電検出手段において送電停止が検出されたときには前記電路開閉手段を閉じて前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力を供給してコージェネレーションシステムを作動状態にする制御構成を備えるとともに、コージェネレーションシステムが待機状態にあるときに、前記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量とコージェネレーションシステムの起動に必要な蓄電容量として予め設定された起動最低蓄電容量とを比較して、前記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が前記起動最低蓄電容量以上である場合には、前記電源遮断手段により外部電源からの電力供給を遮断し、前記電路開閉手段を閉じて前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力を供給する制御構成を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項２に係るコージェネレーションシステムは、外部電源からの送電が停止すると、貯湯ユニットの制御部が、停電検出手段を通じて外部電源からの送電停止を検出して、第１の電路および第２の電路に設けられた電路開閉手段を閉じて発電ユニットおよび貯湯ユニットに対して蓄電手段から直流電力を供給する。これにより、発電ユニットおよび貯湯ユニットのそれぞれの制御部に電力が供給されるとともに、発電ユニットにおいて発電機を駆動する駆動源（ガスエンジン）の起動手段（セルモータ）にも電力が供給される。そのため、外部電源からの送電が停止しても発電ユニットと貯湯ユニットの制御部が互いに連係可能な状態（通信可能な状態）に維持されるとともに、発電機を駆動する駆動源の起動手段も起動可能な状態とされるので、この状態で貯湯ユニットの制御部が発電機の駆動源の起動手段を起動させてコージェネレーションシステムを作動状態にする。したがって、このコージェネレーションシステムによれば、外部電源からの送電が停止しても発電ユニットによる発電が自動的に開始されるので、同システムが配置された家庭は外部電源からの送電停止にかかわらず電力の供給を受けることができる。

また、システムが待機状態にあるときに、貯湯ユニットの制御部が蓄電手段の蓄電容量を監視して、起動最低蓄電容量を上回る容量が蓄電手段にあれば、外部電源からの電力供給を停止して、蓄電手段から発電ユニットと貯湯ユニットに電力を供給する。そのため、外部電源の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、上記蓄電手段への充電許可／停止を切り替える充電切替手段を備え、上記貯湯ユニットの制御部は、コージェネレーションシステムが待機状態にあるときに、上記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量と上記起動最低蓄電容量とを比較して、上記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が上記起動最低蓄電容量未満である場合には、上記電源遮断手段を解除して上記外部電源から上記電源部に電力供給を行なうとともに、上記充電切替手段を充電許可状態とする制御構成を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項３に係るコージェネレーションシステムでは、システムが待機状態にあるとき、貯湯ユニットの制御部が蓄電手段の蓄電容量を監視して、起動最低蓄電容量に満たない容量しか蓄電手段になければ、外部電源から電力の供給を受けて蓄電手段を充電する。そのため、蓄電手段には常に起動最低蓄電容量以上の容量が確保され、外部電源からの送電が停止してもコージェネレーションシステムによる発電が可能な状態が維持される。

また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載のコージェネレーションシステムにおいて、上記貯湯ユニットの制御部は、コージェネレーションシステムが作動状態にあるときに、上記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量と予め設定される充電開始蓄電容量とを比較して、上記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が上記充電開始蓄電容量未満であれば、上記電源遮断手段を解除した状態で上記充電切替手段を充電許可状態とする制御構成を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項４に係るコージェネレーションシステムでは、システムが作動状態（ガスエンジン作動中）にあるときに、上記貯湯ユニットの制御部が蓄電手段の蓄電容量を監視して、蓄電手段の蓄電容量が充電開始蓄電容量未満であれば、上記電源遮断手段を解除した状態（つまり、外部電源から電力供給が可能な状態）で上記充電切替手段を充電許可状態とするので、発電ユニットによる発電に余剰電力があれば余剰電力を用いて蓄電手段が充電され、余剰電力がなければ外部電源から供給される電力を用いて蓄電手段が充電される。したがって、ガスエンジンの作動中は、外部電源に優先して余剰電力により蓄電手段が充電されるので、外部電源の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載のコージェネレーションシステムにおいて、上記蓄電手段への充電方式として通常の充電方式と急速充電方式の２通りの充電方式が選択可能に構成され、上記貯湯ユニットの制御部は、コージェネレーションシステムが作動状態にあるときに、上記充電切替手段を充電許可状態とするにあたり、上記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量と上記起動最低蓄電容量とを比較し、上記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が上記起動最低蓄電容量未満である場合には、上記急速充電方式による充電方式を選択する制御構成を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項５に係るコージェネレーションシステムでは、システムが作動状態にある状態で上記充電切替手段を充電許可状態とするときには、上記貯湯ユニットの制御部が蓄電手段の蓄電容量を監視して、蓄電手段の蓄電容量が上記起動最低蓄電容量を下回っていれば、通常の充電方式より短時間で充電できる急速充電方式によって蓄電手段を充電する。そのため、蓄電手段には常に起動最低蓄電容量以上の容量が確保され、外部電源からの送電が停止してもコージェネレーションシステムによる発電が可能な状態が維持されるとともに、外部電源に優先して余剰電力により蓄電手段が充電されるので、外部電源の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。

また、請求項６に係る発明は、請求項２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、上記発電ユニットに対して運転禁止を選択できる操作手段を設け、この操作手段により上記運転禁止が選択された場合には、上記貯湯ユニットの制御部は、上記停電検出手段において送電停止が検出されても上記電路開閉手段を開いた状態を維持して上記蓄電手段から上記発電ユニットおよび貯湯ユニットに直流電力を供給しない制御構成を備えたことを特徴とする。

すなわち、請求項２に記載のコージェネレーションシステムにおいては、上述したように、外部電源からの送電が停止するとコージェネレーションシステムが作動状態となる。そのため、たとえば長期間不在にする等の理由で分電盤の遮断器（ブレーカ）を操作して外部電源を遮断した場合にもコージェネレーションシステムが作動状態となってしまうので、そのような事態が起きないように操作手段（たとえば、コージェネレーションシステムのリモコン）の操作でコージェネレーションシステムが作動しないように選択できる。

また、請求項７に係る発明は、請求項６に記載のコージェネレーションシステムにおいて、分電盤を介して上記外部電源から電力の供給を受けるように構成されるとともに、この分電盤の近傍に表示手段を設け、この表示手段に発電ユニットの動作状態を表示させることを特徴とする。

すなわち、この請求項７に係るコージェネレーションシステムは、分電盤の近傍に設けられた表示手段に発電ユニットの動作状態（ガスエンジンが作動して発電中か否かの状態）が表示されるので、たとえば長期間不在にする等の理由で分電盤の遮断器を操作する際にコージェネレーションシステムの動作状態を確認しながら操作することができる。

本発明の請求項１および請求項２に係る発明によれば、外部電源からの送電が停止しても発電ユニットによる発電が自動的に開始されるので、同システムが配置された家庭は外部電源からの送電停止にかかわらず電力の供給を受けることができる。

しかも、システムが待機状態にあるときに、蓄電手段の蓄電容量が起動最低蓄電容量以上あれば、外部電源からの電力供給を停止して、蓄電手段から発電ユニットと貯湯ユニットに電力が供給されるので、外部電源の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、システムが待機状態にあるとき、蓄電手段の蓄電容量が起動最低蓄電容量未満になると、外部電源から電力の供給を受けて蓄電手段を充電するため、蓄電手段には常に起動最低蓄電容量以上の容量が確保される。したがって、外部電源からの送電が停止してもコージェネレーションシステムによる発電が可能な状態を維持することができる。

また、請求項４に係る発明によれば、システムが作動状態にあるときに、蓄電手段の蓄電容量が充電開始蓄電容量未満になると、外部電源から電力供給が可能な状態で充電許可状態とされるので、発電ユニットによる発電に余剰電力があれば余剰電力を用いて蓄電手段が充電され、余剰電力がなければ外部電源から供給される電力を用いて蓄電手段が充電される。したがって、ガスエンジンの作動中は、外部電源に優先して余剰電力により蓄電手段が充電されるので、外部電源の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。

また、請求項５に係る発明によれば、システムが作動状態にある状態で充電許可状態とするときに、蓄電手段の蓄電容量が起動最低蓄電容量未満であれば、急速充電方式によって蓄電手段が充電されるので、短時間で起動最低蓄電容量以上の容量が充電される。そのため、外部電源からの送電が停止してもコージェネレーションシステムによる発電が可能な状態を確保できる。しかも、外部電源に優先して余剰電力により蓄電手段が充電されるので、外部電源の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。

また、請求項６に係る発明によれば、操作手段の操作でコージェネレーションシステムが作動しないように選択できるので、長期間不在にする等の理由で分電盤の遮断器で外部電源を遮断した場合にコージェネレーションシステムが作動するのを回避でき、燃料の無用な消費を回避できる。

さらに、請求項７に係る発明によれば、表示手段に発電ユニットの動作状態が表示されるので、分電盤の遮断器の操作をコージェネレーションシステムの動作状態を確認しながら行なうことができる。

実施形態１
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るコージェネレーションシステムにおける電源系統の概略構成を示す説明図である。図示のように、本発明に係るコージェネレーションシステムは、上述した従来の構成（外部電源１、分電盤２、電源部３、貯湯ユニットの制御基板４、発電ユニットの制御基板５）に加えて、停電検出回路（停電検出手段）６、蓄電池（蓄電手段）７、充電切替回路（充電切替手段）８、蓄電容量検出回路（蓄電容量検出手段）９、電源遮断リレー（電源遮断手段）１０を備えて構成される。

上記外部電源１は、交流電力（たとえばＡＣ１００Ｖ）を供給する商用電源で構成される。分電盤２は幹線から配線を分岐するためのものであって、ブレーカ等の配線用遮断器（図示せず）や漏電遮断器（図示せず）を備えた周知の態様で構成される。本実施形態では、特にこの分電盤２の近傍（たとえば、配線用遮断器に隣接した位置）に、上記貯湯ユニットの制御基板４（具体的には、同制御基板４のマイコン４１）によって制御される表示装置１１が設けられている（詳細は後述する）。

また、上記分電盤２の上流側には、外部電源１から供給される交流電力を遮断する電源遮断リレー１０が設けられている。なお、この電源遮断リレー１０は、常閉のリレー接点で構成され、貯湯ユニットの制御基板４（具体的には上記マイコン４１）からの指令によって接点が開放されるように構成されている。

電源部３は、分電盤２を介して供給される交流電力（ＡＣ１００Ｖ）を所定の直流電圧（たとえばＤＣ１５Ｖ）に変換する電源回路を備えて構成される。本実施形態では、この電源部３と上記分電盤２の間に上記停電検出回路６が設けられている。この停電検出回路６は、分電盤２と電源部３を結ぶ送電線１２に介装され、分電盤２から供給される交流電力の電圧低下を検出し、電圧低下が検出されるとその検出信号が貯湯ユニットの制御基板４（具体的にはマイコン４１）に伝送されるように構成されている。

貯湯ユニットの制御基板４は、貯湯ユニットの各部を制御するとともに、上記発電ユニットの制御基板５との通信機能を備えて構成された制御装置であって、制御手段としてマイコン４１を備えている。そして、この制御基板４は、直流電源線１３を介して上記電源部３と接続され、この直流電源線１３を通じて直流電力の供給を受けるように構成されている。

一方、発電ユニットの制御基板５は、発電ユニットの各部を制御するとともに、上記貯湯ユニットの制御基板４との通信機能を備えた制御装置で構成される。この制御基板５も制御手段としてマイコン５１を備えている。なお、このマイコン５１は、マイコン５１に対する電力の供給が停止すると、図示しないガスエンジン（発電機の駆動源）の作動を停止させるプログラムを含んで構成されている。また、この制御基板５には上記電源部３と同様の電源部（図示せず）が備えられており、上記分電盤２から供給を受けた交流電力を直流電力に変換して発電ユニットの各部に供給するように構成されている。さらに、制御基板５は図示しないインバータで得られた交流電力を上記送電線１２に供給できるように、出力線１５が配設されている。

蓄電池７は、上記電源部３から出力される直流電力を蓄電する蓄電手段であって、上記充電切替回路８を介して上記直流電源線１３に接続されている。ここで、この蓄電池７としてはたとえば鉛蓄電池が採用されるが、この蓄電池７には少なくとも後述する起動最低蓄電容量を超える蓄電容量が蓄電可能であり、好ましくは、後述する待機時省電力制御を実行あらしめるに足る蓄電容量（たとえば、上記発電ユニットおよび貯湯ユニットの１日分の待機時消費電力に相当する程度の電力）を蓄電できれば十分であるので、キャパシタなど他の態様の蓄電池を採用することも可能である。

なお、上記充電切替回路８は、主として、上記蓄電池７への充電許可／停止を切り替える回路であり、具体的には、上記貯湯ユニットのマイコン４１によって開閉制御されるスイッチ回路を備えて構成される。また、この充電切替回路８は、上記貯湯ユニットのマイコン４１の制御によって、蓄電池７への充電方式を、通常選択される充電方式（たとえば、定電圧・定電流充電方式）と、これよりも短時間で充電できる急速充電方式（たとえば、多段定電流方式）とで選択・切り替え可能に構成される（詳細は後述する）。

そして、この蓄電池７には、上記発電ユニットの制御基板５に直流電力を供給するための第１の電路１６と、上記貯湯ユニットの制御基板４に直流電力を供給する第２の電路１７とが接続されており、これら第１および第２の電路１６，１７には、それぞれの電路を開閉する電路開閉スイッチ（電路開閉手段）１８，１９が設けられている。なお、図に示すダイオード２０，２１，２２は逆流防止用の整流素子である。

さらに、この蓄電池７には、蓄電池７の蓄電容量を検出する蓄電容量検出回路９が設けられており、蓄電池７の蓄電容量が上記貯湯ユニットの制御基板４（マイコン４１）で監視可能に構成されている。

また、図において２５は、コージェネレーションシステムの操作手段を構成するリモコンである。このリモコン２５は、図示しない操作部を備えており、後述するように、この操作部の操作によって発電ユニットに対して停電検出回路６による停電検出時の運転禁止の選択が予めできるように構成されている。なお、このリモコン２５は、貯湯ユニットの給湯・暖房機能に関するリモコンとは別に設けてもよいが、これらと兼用するように構成してもよい。

しかして、このように構成されたコージェネレーションシステムの特徴的な作用について説明する（コージェネレーションシステムによる発電、給湯、暖房等の機能は周知であるので説明を省略する）。

Ａ：停電時ガスエンジン駆動制御
本発明に係るコージェネレーションシステムは、上述した停電検出回路６を備えることから、この停電検出回路６において外部電源１からの送電停止（停電）が検出されると、貯湯ユニットのマイコン４１は、上記電路開閉スイッチ１８，１９を閉じて上記蓄電池７から上記発電ユニットおよび貯湯ユニットの各制御基板４，５に直流電力を供給してコージェネレーションシステムを作動状態にする制御構成を備えている。

すなわち、外部電源１が停電すると家庭内への電力供給も停止することになるので、本実施形態に示すコージェネレーションシステムでは、外部電源１からの送電停止を検出するとガスエンジンを作動させて発電を開始するように構成されている。

具体的には、停電検出回路６で外部電源１からの送電停止（停電）が検出されると、その検出信号が貯湯ユニットのマイコン４１に与えられる。マイコン４１はこの検出信号を受け付けると、上記電路開閉スイッチ１８，１９の双方を閉じる処理を実行する。なお、停電検出回路６が停電を検出してからマイコン４１への電力供給が停止するまでは暫く猶予があるのでこの処理はマイコン４１への電力供給が完全に停止する前に実行する。これにより、蓄電池７から貯湯ユニットの制御基板４および発電ユニットの制御基板５に直流電力が供給され、両制御基板４，５のマイコン４１，５１の動作が確保され、マイコン４１，５１間での通信が確保される。

そして、蓄電池７による電力供給が開始されると、貯湯ユニットのマイコン４１から発電ユニットのマイコン５１に対してガスエンジンの起動指令がなされ、ガスエンジンが起動する。ここで、ガスエンジンの起動はセルモータ（図示せず）により行なわれるが、このセルモータ起動用の電力も制御基板５を介して蓄電池７から供給される。

このようにしてガスエンジンが起動すると、通常の場合と同様に、発電機（図示せず）により発電が開始され、インバータを介して交流電力が送電線１２に供給され、この電力が電源部３に供給される。また、供給された電力を用いて排熱ポンプ（図示せず）が駆動する。なお、その際、後述する待機時省電力制御により電源遮断リレー１０の接点が開放状態にあるときは、マイコン４１はこの電源遮断リレー１０の接点を短絡状態とさせる処理を実行する。

このように、本実施形態に示すコージェネレーションシステムでは、外部電源１からの送電が停止しても発電ユニットと貯湯ユニットの制御部４，５が互いに連係して発電機を駆動する駆動源の起動手段（セルモータ）を起動させるので、外部電源からの送電が停止しても発電ユニットによる発電が自動的に開始され、家庭内に電力を供給することができるようになる。

なお、この停電時ガスエンジン駆動制御は、コージェネレーションシステムが作動状態（ガスエンジンが駆動状態）にあるときはもちろん、システムが待機状態（ガスエンジンが停止状態にあり、かつ、貯湯ユニット側も給湯・暖房等の機能がすべて停止し、補助熱源機も停止している状態）にあるときでも、外部電源１からの送電が停止すると実行される。

また、この停電時ガスエンジン駆動制御を採用する場合、たとえば長期不在にするなどの理由で分電盤２の配電遮断器を落とした場合、マイコン４１が停電ありと判断して上述したガスエンジンを起動させる処理を行なってしまうので、本実施形態では、そのようなことが起きないようにするために、リモコン２５の操作部の操作において、発電ユニットに対して停電検出回路６による停電検出時の運転禁止の選択が予めできるように構成されている。

すなわち、この操作が行なわれた場合、貯湯ユニットのマイコン４１は、上記停電検出回路６において送電停止が検出されても上記電路開閉スイッチ１８，１９を開いた状態に維持するように設定され、蓄電池７から発電ユニットおよび貯湯ユニットの制御基板４，５に直流電力が供給されないように構成される。

また、これに関連して、本実施形態に示すコージェネレーションシステムでは、上記分電盤２の近傍（たとえば、配電遮断器に隣接する位置など）に発電ユニットの動作状態（つまり、ガスエンジンが作動しているか否か）を表示する表示装置１１が設けられている。すなわち、分電盤２の配線遮断器を操作する際にこの表示装置１１を確認することで、上述した発電ユニットの運転禁止が選択されているか否かを確認できるようにされている。なお、この表示装置１１としては、液晶パネルなどの表示装置を用いることができるのはもちろんであるが、ガスエンジンが作動しているか否かを確認できれば十分であるので、ＬＥＤやランプ等の簡易な表示装置を用いることができる。

Ｂ：待機時省電力制御
次に、本実施形態に示すコージェネレーションシステムの第２の特徴である待機時省電力制御について図２および図３に基づいて説明する。図２は、この待機時省電力制御の手順を示すフローチャートである。また、図３は、蓄電池７の蓄電容量の変化を模式的に示した説明図である。

本実施形態に示すコージェネレーションシステムでは、システムが待機状態にあるときに、貯湯ユニットのマイコン４１が、上記蓄電容量検出回路９で検出される蓄電池７の蓄電容量と、コージェネレーションシステムの起動に必要な蓄電容量として予め設定された起動最低蓄電容量とを比較して、検出された蓄電容量が上記起動最低蓄電容量以上であるかを判断する（図２ステップＳ１参照）。ここで、システムの起動に必要な蓄電容量とは、発電・貯湯の各ユニットのマイコン４１，５１を作動させ、かつ、ガスエンジンのセルモータを起動させるのに必要な蓄電容量を意味するが、この条件を満たす静電容量であれば厳密な意味でシステムの起動に必要な最低の蓄電容量を意味するものではなく、余裕をもって高めに設定することはもちろん可能である。

そして、この比較の結果、検出された蓄電容量が上記起動最低蓄電容量以上である場合（図２ステップＳ１でＹｅｓの場合、図３(a)参照）には、上記マイコン４１は、上記電源遮断リレー１０の接点を開放させて、外部電源１から電源部３への電力供給を遮断して、待機時消費電力を蓄電池７の利用に切り替える（図２ステップＳ２参照）。

そして、この処理に合わせて、上記マイコン４１は、上記電路開閉スイッチ１８，１９の双方を閉じる処理を行い、発電ユニットおよび貯湯ユニットの制御基板４，５の双方に蓄電池７から直流電力を供給させる（図２ステップＳ３参照）。

これにより、システムの待機中は、外部電源１からの電力供給が停止され、蓄電池７から発電ユニットと貯湯ユニットに電力が供給されるので、外部電源１の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。

一方、待機消費電力に蓄電池７の電力を充当することにより蓄電池７の蓄電容量は低下するので、マイコン４１は定期的にこの図２の処理を繰り返し、その都度、蓄電容量検出回路９で検出される蓄電容量と起動最低蓄電容量とを比較し（図２ステップＳ１参照）、検出された蓄電容量が起動最低蓄電容量未満になると（図２ステップＳ１でＮｏの場合、図３(b)参照）、上記電源遮断リレー１０の接点開放状態を解除して（つまり、リレー接点を短絡状態に復帰させ）、外部電源１から電源部３に電力供給を行なう（図２ステップＳ４参照）。

また、この処理と合わせて、マイコン４１は、上記充電切替回路８を充電許可状態とする制御（図示しないスイッチ回路を短絡させる制御）を実行し、外部電源１により蓄電池７の充電を開始する（図２ステップＳ５参照）。

そして、充電許可状態を継続することで蓄電池７の蓄電容量が徐々に増加し（図３(c)参照）、予め設定した所定の蓄電容量（たとえば、充電満了状態の９０パーセント）に達すると、その時点で再び図２ステップＳ１の処理を実行し、その後は上記手順を繰り返す。

したがって、本実施形態に示すコージェネレーションシステムによれば、システムが待機状態にあるときに、蓄電池７の蓄電容量が起動最低蓄電容量未満になると、蓄電池７による電力供給が停止されて、強制的に外部電源１から電力供給を受けて蓄電池７を充電するので、蓄電池７は常に起動最低蓄電容量以上の容量が確保される。したがって、待機時省電力制御によって蓄電池７の電力を使用していても、外部電源１からの送電が停止するとコージェネレーションシステムによる発電を開始できる状態を維持することができる。

なお、この間にシステムの待機状態が解除されガスエンジンが作動を開始すると、貯湯ユニットのマイコン４１は、電源遮断リレー１０の接点が開放状態にあれば同接点の開放状態を解除して図２に示す手順を終了し、図４に示すガスエンジン作動中の処理を実行する。図４は、ガスエンジン作動中における蓄電池７の充電判定手順を示すフローチャートである。

すなわち、ガスエンジンが作動すると、貯湯ユニットのマイコン４１は、上記蓄電容量検出回路９で検出される蓄電容量に基づいて充電切替回路８を充電許可状態にするか否かを判断する（図４ステップＳ１参照）。具体的には、この判断は蓄電池７の蓄電容量が予め設定した所定の充電容量を下回ったか否か（図示例では、充電量が満充電時から１０パーセントを越えて減少したか）によって判断している。

そして、この判断の結果、所定の充電容量を下回った場合（図４ステップＳ１でＹｅｓ）、次に、検出された蓄電容量と上記起動最低蓄電容量とを比較する（図４ステップＳ２参照）。そして、この判断の結果、検出された蓄電容量が起動最低蓄電容量未満である場合（図４ステップＳ２でＹｅｓの場合）には、上記急速充電方式（多段定電流方式）による充電方式を選択して上記充電切替回路８を充電許可状態とする（図４ステップＳ４参照）。

なお、このとき、発電ユニットでの発電量が家庭内での電力使用量より多い場合（つまり、余剰電力が多く、図４ステップＳ３がＹｅｓとなる場合）には発電ユニットで余剰電力が蓄電池７の充電に利用される。これに対して、発電ユニットでの発電量より家庭内での電力使用量が多い場合（つまり、余剰電力が少なく、図４ステップＳ３がＮｏとなる場合）には外部電源１からの電力が蓄電池７の充電に利用される。つまり、この図４に示すステップＳ３，Ｓ５はマイコン４１が判断するのではなく、余剰電力の有無によって必然的に決定される。

一方、図４ステップＳ２の判断の結果、検出された蓄電容量が起動最低蓄電容量以上である場合（図４ステップＳ２でＮｏの場合）には、余剰電力が多ければ（図４ステップＳ６でＹｅｓの場合）、急速充電方式（多段定電流方式）を、また、余剰電力が少なければ（図４ステップＳ６でＮｏの場合）、商用電源１の電力を利用しない（つまり、買電しない）程度に充電電圧を制限して通常の充電方式（定電圧・定電流方式）による充電が行なわれる（図４ステップＳ７参照）。つまり、蓄電池７の蓄電容量が起動最低蓄電容量以上である場合には、蓄電池７を充電する緊急性が低いので余剰電力が少ない場合でも外部電源１を利用せずに蓄電池７の充電を行なう。

このように、本実施形態に示すコージェネレーションシステムによれば、システムが作動状態にある状態で上記充電切替回路８を充電許可状態とするときに、蓄電池７の蓄電容量が起動最低蓄電容量を下回っていれば、通常の充電方式より短時間で充電できる急速充電方式によって蓄電池７が充電されるので、蓄電池７には常に起動最低蓄電容量以上の容量が確保され、外部電源１からの送電が停止してもコージェネレーションシステムによる発電が可能な状態が維持される。しかも、この場合は、外部電源に優先して余剰電力による充電が行なわれるので、外部電源１の利用を少なくでき、電気代を節約することができる。しかも、蓄電池７の蓄電容量が起動最低蓄電容量以上ある場合には、蓄電池７を充電する緊急性が低いので余剰電力が少ない場合でも外部電源１を利用せずに蓄電池７の充電を行なうので、この点でも外部電源１の利用を少なくでき、より一層電気代を節約することができる。

実施形態２
次に本発明の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。この実施形態２に示すコージェネレーションシステムは、実施形態１に示すコージェネレーションシステムにおいて第１の電路１６と第２の電路１７のそれぞれに設けられていた電路開閉スイッチ１８，１９を省略して構成されており、このようなハードウェアの変更に伴って貯湯ユニットのマイコン４１の制御プログラムも一部改変されている。なお、その他の構成は実施形態１と同様であるので構成が共通する部分は同一の符号を付して説明を省略する。

Ｃ：停電時ガスエンジン駆動制御
本実施形態に示すコージェネレーションシステムは、上述した上記電路開閉スイッチ１８，１９を有さないので、停電時のガスエンジン駆動制御は以下のようにして行なわれる。

すなわち、停電検出回路６において外部電源１からの送電停止（停電）が検出されると、貯湯ユニットのマイコン４１は、電源遮断リレー１０の接点を開放する処理を実行し、外部電源１からの電力供給を遮断状態（つまり、外部電源１からの電路を切断状態）とする。これにより、貯湯ユニットの制御基板４および発電ユニットの制御基板５には蓄電池７から直流電力が供給されることとなり、両者のマイコン４１，５１間の通信が確保される。

なおここで、発電ユニットが発電中に外部電源１（三相交流２００Ｖ）が停電すると発電ユニットの制御基板５に設けられる停電検出手段（図示せず）がこれを検出して発電ユニットが発電を停止する。これにより、貯湯ユニットのマイコン４１は停電検出回路６によって外部電源１の停電を検出する。

その後は上述した実施形態１と同様に、貯湯ユニットのマイコン４１から発電ユニットのマイコン５１に対してガスエンジンの起動指令を出力し、ガスエンジンを起動させて、発電ユニットでの発電を開始させる。

Ｄ：待機時省電力制御
次に、本実施形態における待機時省電力制御について説明する。この省電力待機制御においては、上述した実施形態１において示した電路開閉スイッチ１８，１９の開閉処理が省略され、その他の点は実施形態１と変わらない。つまり本実施形態では電路開閉スイッチ１８，１９が存在しないので電源遮断リレー１０の接点の制御と充電切替回路８の制御のみで待機時省電力制御が実施される。

すなわち、コージェネレーションシステムが待機状態にあるとき、貯湯ユニットのマイコン４１は、蓄電容量検出回路９で検出される蓄電容量と上記起動最低蓄電容量とを比較して、検出された蓄電容量が起動最低蓄電容量以上であれば、電源遮断リレー１０の接点を開放して外部電源１からの電力供給を遮断する。これにより、貯湯ユニットおよび発電ユニットの制御基板４，５に蓄電池７から直流電力が供給され、省電力制御状態となる。

また、待機時消費電力に蓄電池７の電力を充当することにより蓄電池７の蓄電容量は低下した場合も上述した実施形態１と同様に、蓄電容量検出回路９で検出された蓄電容量が起動最低蓄電容量未満になると、上記電源遮断リレー１０の接点開放状態を解除して、外部電源１から電力供給を受けるようにし、この状態で上記充電切替回路８を充電許可状態とする制御を実行して、外部電源１により蓄電池７を充電する。

なお、この省電力制御の間にシステムの待機状態が解除された場合、貯湯ユニットのマイコン４１は、電源遮断リレー１０の接点の開放状態を解除して、ガスエンジン作動中の処理（図４参照）を実行する点も上述した実施形態１と同様であるので説明は省略する。

このように、第２の実施形態による場合も、上述した実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、発電ユニットの駆動源としてガスエンジンを用いた場合を示したが、燃料によって発電機を駆動させる駆動源を構成するのであればガスエンジン以外の駆動源を用いることも可能である。

また、上述した実施形態では、電源遮断リレー１０の接点を分電盤２の上流側（外部電源１側）に設けた場合を示したが、この電源遮断リレー１０の接点は、発電ユニットおよび貯湯ユニットに供給される外部電源１からの電力を遮断できる構成であれば、たとえば、送電線１２と出力線１５との接続点よりも上流側に設けられていれば分電盤２の下流側に設けられていてもよい。

本発明に係るコージェネレーションシステムの電源系統の概略構成を示す説明図である。 同コージェネレーションシステムにおける待機時省電力制御の手順を示すフローチャートである。 同コージェネレーションシステムにおけるシステム待機中の蓄電池の蓄電容量の変化を模式的に示した説明図である。 同コージェネレーションシステムにおけるガスエンジン作動中の蓄電池の充電判定手順を示すフローチャートである。 同コージェネレーションシステムの電源系統の第２の実施形態の概略構成を示す説明図である。 従来のコージェネレーションシステムを示す説明図であって、図６(a)は同システムの作動原理を示す説明図であり、図６(b)は電源系統の概略構成を示す説明図である。

符号の説明

１ 外部電源
２ 分電盤
３ 電源部
４ 貯湯ユニットの制御基板
５ 発電ユニットの制御基板
６ 停電検出回路（停電検出手段）
７ 蓄電池（蓄電手段）
８ 充電切替回路（充電切替手段）
９ 蓄電容量検出回路（蓄電容量検出手段）
１０ 電源遮断リレー（電源遮断手段）
１６ 第１の電路
１７ 第２の電路
１８，１９ 電路開閉スイッチ（電路開閉手段）
２５ リモコン（操作手段）
４１ マイコン（貯湯ユニットの制御部）
５１ マイコン（発電ユニットの制御部）

Claims (8)

1. 発電ユニットと貯湯ユニットとを有し、これら各ユニットの制御部が外部電源から電力の供給を受けるように構成されたコージェネレーションシステムであって、前記貯湯ユニットの制御部が前記外部電源からの交流電力を直流電力に変換する電源部を介して電力の供給を受けるとともに、前記発電ユニットからの出力線が前記外部電源から前記電源部への送電線に接続されたものにおいて、
   前記外部電源からの送電停止を検出する停電検出手段と、前記電源部で直流変換された直流電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から前記発電ユニットに直流電力を供給するための第１の電路および前記蓄電手段から前記貯湯ユニットに直流電力を供給する第２の電路と、前記蓄電手段の蓄電容量を検出する蓄電容量検出手段と、前記外部電源からの電力供給を遮断する電源遮断手段とを備えてなり、
   前記貯湯ユニットの制御部は、前記停電検出手段において送電停止が検出されたときには前記電源遮断手段により外部電源からの電力供給を遮断状態とすることにより、前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力を供給してコージェネレーションシステムを作動状態にする制御構成を備えるとともに、コージェネレーションシステムが待機状態にあるときには、前記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量とコージェネレーションシステムの起動に必要な蓄電容量として予め設定された起動最低蓄電容量とを比較して、前記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が前記起動最低蓄電容量以上であれば、前記電源遮断手段により外部電源からの電力供給を遮断して前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力を供給する制御構成を備えた
   ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
2. 発電ユニットと貯湯ユニットとを有し、これら各ユニットの制御部が外部電源から電力の供給を受けるように構成されたコージェネレーションシステムであって、前記貯湯ユニットの制御部が前記外部電源からの交流電力を直流電力に変換する電源部を介して電力の供給を受けるとともに、前記発電ユニットからの出力線が前記外部電源から前記電源部への送電線に接続されたものにおいて、
   前記外部電源からの送電停止を検出する停電検出手段と、前記電源部で直流変換された直流電力を蓄電する蓄電手段と、前記蓄電手段から前記発電ユニットに直流電力を供給するための第１の電路および前記蓄電手段から前記貯湯ユニットに直流電力を供給する第２の電路と、前記第１の電路および第２の電路をそれぞれ開閉する電路開閉手段と、前記蓄電手段の蓄電容量を検出する蓄電容量検出手段と、前記外部電源からの電力供給を遮断する電源遮断手段とを備えてなり、
   前記貯湯ユニットの制御部は、前記停電検出手段において送電停止が検出されたときには前記電路開閉手段を閉じて前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力を供給してコージェネレーションシステムを作動状態にする制御構成を備えるとともに、
   コージェネレーションシステムが待機状態にあるときに、前記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量とコージェネレーションシステムの起動に必要な蓄電容量として予め設定された起動最低蓄電容量とを比較して、前記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が前記起動最低蓄電容量以上である場合には、前記電源遮断手段により外部電源からの電力供給を遮断し、前記電路開閉手段を閉じて前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットの双方に直流電力を供給する制御構成を備えた
   ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
3. 前記蓄電手段への充電許可／停止を切り替える充電切替手段を備え、
   前記貯湯ユニットの制御部は、コージェネレーションシステムが待機状態にあるときに、前記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量と前記起動最低蓄電容量とを比較して、前記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が前記起動最低蓄電容量未満である場合には、前記電源遮断手段を解除して前記外部電源から前記電源部に電力供給を行なうとともに、前記充電切替手段を充電許可状態とする制御構成を備えた
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
4. 前記貯湯ユニットの制御部は、コージェネレーションシステムが作動状態にあるときに、前記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量と予め設定される充電開始蓄電容量とを比較して、前記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が前記充電開始蓄電容量未満であれば、前記電源遮断手段を解除した状態で前記充電切替手段を充電許可状態とする制御構成を備えた
   ことを特徴とする請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
5. 前記蓄電手段への充電方式として通常の充電方式と急速充電方式の２通りの充電方式が選択可能に構成され、
   前記貯湯ユニットの制御部は、コージェネレーションシステムが作動状態にあるときに、前記充電切替手段を充電許可状態とするにあたり、前記蓄電容量検出手段で検出される蓄電容量と前記起動最低蓄電容量とを比較し、前記蓄電容量検出手段で検出された蓄電容量が前記起動最低蓄電容量未満である場合には、前記急速充電方式による充電方式を選択する制御構成を備えた
   ことを特徴とする請求項４に記載のコージェネレーションシステム。
6. 前記発電ユニットに対して運転禁止を選択できる操作手段を設け、この操作手段により前記運転禁止が選択された場合には、前記貯湯ユニットの制御部は、前記停電検出手段において送電停止が検出されても前記電路開閉手段を開いた状態を維持して前記蓄電手段から前記発電ユニットおよび貯湯ユニットに直流電力を供給しない制御構成を備えた
   ことを特徴とする請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
7. 分電盤を介して前記外部電源から電力の供給を受けるように構成されるとともに、この分電盤の近傍に表示手段を設け、この表示手段に発電ユニットの動作状態を表示させることを特徴とする請求項６のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
8. 前記請求項１から７のいずれかに記載の貯湯ユニットの制御部を備えたことを特徴とする貯湯ユニット。

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