JP5045090B2

JP5045090B2 - コージェネ発電装置

Info

Publication number: JP5045090B2
Application number: JP2006342964A
Authority: JP
Inventors: 智規川浦
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: JP2008154435A

Description

本発明は、商用電源と連系する連系出力運転と商用電源と連系しない自立出力運転とを行い得るコージェネ発電装置に関する。

商用電源と連系する連系出力運転と商用電源と連系しない自立出力運転とを行い得るコージェネ発電装置が開発されている。このものでは、商用電源の停電時においても、商用電源と連系しない自立出力運転が可能である。このため、負荷（例えば冷蔵庫等）に給電することができ、商用電源の停電時においても、負荷を良好に作動させることができる。

しかしコージェネ発電装置では、日常的には、商用電源と連系する連系出力運転が実施されており、自立出力系統へ給電する自立出力運転は、非常時以外は実施されていない。このため、自立出力系統に通電異常が発生していたとしても、次回のメンテナンス時期までは、自立出力系統における通電異常が発見されないことになる。

特許文献１には、コンバータと、建築物には配線されているが商用電源に接続されていない電気配線に接続される接続用クリップと、地面に設置されている鉄芯に接続される接地用クリップと、接続用クリップと接地用クリップとの間を流れる電流を検出する電流検出回路と、接続用クリップと接地用クリップとの間を流れる電流が検知されたとき、作業者に報知するブザーとを備えている漏電検出装置が開示されている。
特開２００６−４２４２８号公報

ところで、コージェネ発電装置の自立出力系統に通電異常が発生することがある。例えば、家屋やビル等の構造物において、自立出力系統の電気配線に釘等の工具が打ち付けられたりすると、釘等の工具を介して電気配線から漏電したり、電気配線同士が短絡したりし、通電異常が発生することがある。この場合、自立出力系統は、連系出力系統に比較して給電される頻度が遙かに少ない。このため、自立出力系統において通電異常が、万一、発生していたとしても、次回のメンテナンス時期までは、自立出力系統における通電異常が発見されないことが多い。従って、商用電源の停電などが発生したとき、自立出力系統へ給電する自立出力運転を実施しようとしても、自立出力運転に支障をきたすおそれがある。

上記した特許文献１に係る技術は、構造物に配線されているが商用電源に接続されていない電気配線に対して漏電、短絡等の通電異常の診断を行い得るが、通電異常の診断を定期的に行う技術を開示するものではない。従って、商用電源の停電時等において自立出力系統に給電して自立出力運転を実施する際、自立出力系統における通電異常による弊害が発生するおそれがある。

本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、商用電源の停電時等において自立出力系統に給電して自立出力運転を実施する際、自立出力系統における通電異常による弊害が発生することを抑えるのに有利なコージェネ発電装置を提供することを課題とする。

（１）様相１に係るコージェネ発電装置は、商用電源と連系して連系出力系統に給電する連系出力運転と自立出力系統に給電する自立出力運転とを実行可能な発電装置と、発電装置で発電するように発電装置を駆動させる駆動部と、駆動部にて発生する熱エネルギを利用する熱利用部と、連系出力運転と自立出力運転とを切り替える切替部と、自立出力系統における通電異常の有無を検知する通電異常検知手段とを具備するコージェネ発電装置において、
自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を定期的に実施するタイミングを判定する診断タイミング判定手段が設けられており、
診断タイミング判定手段は、
自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する時間計測手段を備えており、前記時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えると、前記診断処理を実施するタイミングに到達したと判定することを特徴とする。

通常の状態では、発電装置は切替部により連系出力運転に切り替えられている。従って、連系出力運転であれば、発電装置は商用電源と連系しつつ、連系出力系統に給電する連系出力運転を実施している。従って通常の状態では、自立出力系統には給電されていないため、自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を実施できない。自立出力系統に通電されていない限り、自立出力系統における通電異常の有無を診断することができないためである。

上記したように商用電源と連系する連系出力運転であれば、発電装置で発電する電気エネルギの他に、発電装置を発電させる駆動部において発生する熱エネルギを利用できるため、コージェネ発電装置のメリットが確保され、ユーザーのエネルギコストの低減が図られている。しかしながら通常の状態では、自立出力系統には給電されていないため、自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を実施することができない。

そこで、時間計測手段は、自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する。自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する理由としては次のようである。即ち、自立出力運転が実施されているときには、自立出力系統が通電されているため、自立出力系統における通電異常の有無は診断可能である。しかしながら連系出力運転が実施されているときには、自立出力系統が通電されていないため、自立出力系統における通電異常の有無は診断できないためである。従って上記した時間計測手段が計測する経過時間は、自立出力系統における通電異常の有無を診断できない時間に相当する。

診断タイミング判定手段は、時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を経過すると、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定する。

この結果、通電異常検知手段により、自立出力系統における通電異常の有無が検知される。従って商用電源の停電時等において自立出力系統に給電して自立出力運転を実施する際、自立出力系統における通電異常が抑えられ、通電異常による弊害が解消される。

（２）様相２に係るコージェネ発電装置は、商用電源と連系して連系出力系統に給電する連系出力運転と自立出力系統に給電する自立出力運転とを実行可能な発電装置と、発電装置で発電するように発電装置を駆動させる駆動部と、駆動部にて発生する熱エネルギを利用する熱利用部と、連系出力運転と自立出力運転とを切り替える切替部と、自立出力系統における通電異常の有無を検知する通電異常検知手段とを具備するコージェネ発電装置において、
自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を定期的に実施するタイミングを判定する診断タイミング判定手段が設けられており、
診断タイミング判定手段は、自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する時間計測手段を備えており、
診断タイミング判定手段は、
時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えると、連系出力運転中でなければ、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定し、
連系出力運転中であれば、第１しきい値時間を越えているにも拘わらず、診断処理を実施するタイミングに未到達と判定することを特徴とする。

時間計測手段は、自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する。時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を経過すると、連系出力運転中でなければ、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定する。この結果、通電異常検知手段により、自立出力系統における通電異常の有無が検知される。

上記したように計測時間が第１しきい値時間を経過していたとしても、発電装置の現在の運転状況が連系出力運転中であれば、診断処理を実施するタイミングに未到達と判定する。その理由として次のようである。即ち、連系出力運転中であれば、商用電源と発電装置とが連系しており、発電装置で発電する電気エネルギの他に、発電装置を発電させる駆動部において発生する熱エネルギを利用できる。このため、コージェネ発電装置の利点が良好に確保され、ユーザーのエネルギコストの低減が図られている。このようなコスト上の利点を発生している連系出力運転中において、あえて連結出力運転を停止させてまで診断処理を行いたくないためである。

上記したように計測時間が第１しきい値時間を経過しているときには、発電装置の現在の運転状況が連系出力運転中でなくなれば、上記した利点を損なうことが無いため、診断タイミング判定手段は、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定する。この結果、通電異常検知手段により、自立出力系統における通電異常の有無が検知される。従って商用電源の停電時等において自立出力系統に給電して自立出力運転を実施する際、自立出力系統における通電異常が抑えられ、通電異常による弊害が解消される。

（３）様相３に係るコージェネ発電装置は、商用電源と連系して連系出力系統に給電する連系出力運転と自立出力系統に給電する自立出力運転とを実行可能な発電装置と、発電装置で発電するように発電装置を駆動させる駆動部と、駆動部にて発生する熱エネルギを利用する熱利用部と、連系出力運転と自立出力運転とを切り替える切替部と、自立出力系統における通電異常の有無を検知する通電異常検知手段とを具備するコージェネ発電装置において、
自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を定期的に実施するタイミングを判定する診断タイミング判定手段が設けられており、
診断タイミング判定手段は、自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する時間計測手段を備えており、
診断タイミング判定手段は、時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えると、連系出力運転中でなければ、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定し、
連系出力運転中であれば、時間計測手段により計測された経過時間が、第１しきい値時間よりも長い第２しきい値時間を越えると、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定し、時間計測手段により計測された経過時間が、第２しきい値時間を経過していないとき、第１しきい値時間を越えているにも拘わらず、診断処理を実施するタイミングに未到達であると判定することを特徴とする。時間計測手段は、自立出力運転が停止しているときにおける時間を計測する。検知手段は、時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を経過すると、連系出力運転中でなければ、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定する。この結果、通電異常検知手段により、自立出力系統における通電異常の有無が検知される。

発電装置の現在の運転状況が連系出力運転中であれば、上記したコージェネ装置の連系出力運転による利点を損ないたくない。このため連系出力運転中であれば、時間計測手段により計測された計測時間が、第２しきい値時間（第１しきい値時間よりも長い）を経過していないとき、診断タイミング判定手段は、診断処理を実施するタイミングに未到達であると判定し、診断処理を実行しない。

ところで、発電装置の現在の運転状況が連系出力運転中であったとしても、長期にわたり診断処理を実施しないのは好ましくない。そこで、連系出力運転中であったとしても、時間計測手段により計測された計測時間が、第２しきい値時間（第１しきい値時間よりも長い）を経過すると、診断タイミング判定手段は、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定し、診断処理を実施する。この結果、連系出力運転が強制的に停止され、自立出力運転に移行する。これにより通電異常検知手段により、自立出力系統における通電異常の有無が検知される。

この結果、自立出力系統においても通電異常の有無を診断することができる。従って商用電源の停電時等において自立出力系統に給電して自立出力運転を実施する際、自立出力系統における通電異常による弊害が解消される。

（４）様相４に係るコージェネ発電装置によれば、上記様相において、熱利用部は、燃料の供給により運転される駆動部によって温められる温水を貯留する貯湯槽を備えており、貯湯槽における温水のもつ熱エネルギを直接的または間接的に検知する温水熱エネルギ検知手段が設けられており、診断タイミング判定手段は、時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えているときにおいて、連系出力運転中であっても、貯湯槽における温水の熱エネルギがしきい値を超えるときには、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定することを特徴とする。

温水熱エネルギ検知手段は、貯湯槽における温水のもつ熱エネルギを直接的または間接的に検知するものであり、貯湯槽の温水の温度を直接的または間接的に検知する温度センサ、あるいは、駆動部を冷却する冷却液経路の冷却液の温度を直接的または間接的に検知する温度センサ、あるいは、駆動部自体の温度を検知する温度センサが例示される。診断タイミング判定手段は、時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えているときにおいて、連系出力運転中であっても、温水熱エネルギ検知手段で直接的または間接的に検知される貯湯槽の温水の熱エネルギがしきい値を超えるときには、診断処理を実施するタイミングに到達したと判定する。

ここで、温水熱エネルギ検知手段で直接的または間接的に検知される貯湯槽の温水の熱エネルギがしきい値を超えるとき、即ち、貯湯槽の温水に熱エネルギがかなり溜まっているときには、貯湯槽の温水の利用率が低下していると推定され、コージェネ発電装置によるメリット（温水を利用することによるコストメリット）が充分に得られていない時期であると推定される。このため、温水熱エネルギ検知手段で直接的または間接的に検知される貯湯槽の温水の熱エネルギがしきい値を超えるとき、連系出力運転を強制的に短時間停止させたとしても、あまり支障がないと考えられる。この結果、自立出力系統においても通電異常の有無を診断することができる。従って商用電源の停電時等において自立出力系統に給電して自立出力運転を実施する際、自立出力系統における通電異常が抑えられ、通電異常による弊害が解消される。

本発明に係るコージェネ発電装置によれば、一般的には連系出力運転が実施されており、自立出力運転が実施される頻度は少ない。このように実施される頻度が極めて少ない状況であったとしても、自立出力系統における通電異常の有無を、従来の定期点検の場合よりも高頻度で定期的に診断することができる。従って自立出力系統における通電異常の有無を早期に発見することができる。よって、商用電源の停電時等において自立出力系統に給電して自立出力運転を実施する際、自立出力系統における通電異常による弊害が解消される。なお通電異常としては、漏電および／または短絡が例示される。

（実施形態１）
図１は、コージェネ発電装置を商用電源１に電気的に接続した形態を模式的に示す。図１に示すように、電力会社から給電される電源である商用電源１と、商用電源１と連系可能な発電装置２と、発電装置２で発電するように発電装置２を駆動回転軸２０を介して駆動させる駆動部３と、連系出力運転と自立出力運転とを切り替える切替部６と、連系出力運転と自立出力運転との間において切替部６を切替える指令を切替部６に出力する制御装置７とを備えている。

図１に示すように、連系出力系統４は、商用電源１と発電装置２との間の主連系経路４０と、商用電源１と発電装置２との間に位置するように主連系経路４０に設けられた主ブレーカ４２およびブレーカ４３と、電力を消費する負荷４７（電力負荷，冷蔵庫、ヒータ、照明灯等の各種機器）と主連系経路４０とを並列的に接続する複数の副連系経路４４と、負荷４７と商用電源１との間に位置するように各副連系経路４４に設けられた複数の副ブレーカ４６とを備えている。負荷４７は電力を消費するものであれば良く、冷蔵庫、温蔵庫、照明灯、コンピュータ、給水装置、排水装置等が例示される。連系出力系統４における副ブレーカ４６は、連系出力系統４における通電異常（漏電および／または短絡）の有無を検知する診断処理を行う通電異常検知手段として機能する。各ブレーカ４２、４３、４６が検知した連系出力系統４における通電異常（漏電または短絡）の通電異常の信号は、制御装置７に入力される。

図１に示すように、自立出力系統５は、連系出力系統４に対して切替部６を介して電気的に繋がれている。自立出力系統５は、発電装置２に電気的な接続された主自立出力経路５０と、主自立出力経路５０と重要負荷５２とを電気的に接続するように主自立出力経路５０に対して並列に接続された複数の副自立出力経路５４と、主自立出力経路５０と重要負荷５２との間に位置するように副自立出力経路５４に設けられた複数の自立出力用ブレーカ５６とを備えている。重要負荷５２とは、負荷４７と重複する場合があり、商用電源１の停電時においても作動する必要がある冷蔵庫、非常灯が例示される。重要負荷５２は負荷４７と重複しないものでも良い。

自立出力系統５における自立出力用副ブレーカ５６は、自立出力系統５における通電異常（漏電および／または短絡）を検知する診断処理を行う通電異常検知手段として機能する。自立出力用ブレーカ５６が検知した自立出力系統５における通電異常（漏電または短絡）の通電異常の信号は、制御装置７に入力される。

上記したブレーカ５６、４２、４３、４６により連系出力系統４および自立出力系統５における漏電および短絡が検知されるとき、制御装置７は漏電警報用の第１警報器２０１、短絡警報用の第２警報器２０２に警報信号を出力し、第１警報器２０１、第２警報器２０２により警報を発報する。

切替部６は、自立出力系統５および連系出力系統４のうちの一方のみしか給電できないよう設定されている。即ち切替部６は自立出力系統５および連系出力系統４のうちの双方に同時に給電できないよう設定されている。

駆動部３は、ガス燃料または液体等の燃料の供給により駆動するエンジン３０で形成されている。更に、エンジン３０の冷却部３０ｃを冷却する冷却液で暖められる温水を貯留する貯湯槽３９（熱利用部）が設けられている。具体的には、駆動部３は、エンジン３０と、エンジン３０の冷却部３０ｃを冷却させる冷却液が循環すると共に第１熱交換通路３１をもつ循環通路３２と、循環通路３２に設けられた冷却水ポンプとしての第１ポンプ３３（冷却液搬送要素）と、循環通路３２の第１熱交換通路３１と熱交換可能な設けられた第２熱交換通路３６をもつ貯湯通路３７と、貯湯通路３７の水を搬送させる第２ポンプ３８（水搬送要素）とを備えている。第１熱交換通路３１および第２熱交換通路３６は熱交換器３７ｃを形成する。

コージェネ装置の使用時には、エンジン３０が駆動し、駆動回転軸２０により発電装置２が駆動して発電する。エンジン３０が駆動すると、エンジン３０は高温となり、エンジン３０の排熱を利用する。即ち、第１ポンプ３３が駆動すると、エンジン３０を冷却させる冷却液が循環通路３２を循環する。このため、エンジン３０の熱は冷却液に伝達され、エンジン３０の過熱が抑えられる。第２ポンプ３８が駆動すると、貯湯槽３９内の水が貯湯通路３７を流れる。このとき循環通路３２の第１熱交換通路３１の高温側の冷却液（エンジン冷却水）と、貯湯通路３７の第２熱交換通路３６の低温側の水とが熱交換する。結果として、エンジン３０の排熱は、冷却液を介して貯湯通路３７の水に伝達され、温水として貯湯槽３９に貯まる。従ってエンジン３０の排熱は貯湯槽３９（熱利用部）の温水の熱エネルギとして貯蔵される。

本実施形態によれば、図１に示すように、熱交換器３７ｃにおける第２熱交換通路３６の入口側（低温側）の水温を検知する入口温度センサ１０１と、第２熱交換通路３６の出口側（高温側）の水温を検知する出口温度センサ１０２とを備えている。貯湯槽３９の水量が減少するときにおいて貯湯槽３９に水道水を供給する供給通路３６ａが設けられている。供給通路３６ａには給水バルブ３６ｃが設けられている。貯湯槽３９の水が不足すると、給水バルブ３６ｃが開放し、供給通路３６ａを介して貯湯槽３９に給水される。

図２は、自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する時間計測手段を示す。図２に示すように、コージェネ発電装置の電源スイッチを投入することによりスタートする。まず時間カウントを０にセットする（ステップＳ２）。次に自立出力運転中か否か判定する（ステップＳ４）。自立出力運転中であれば（ステップＳ４のＹＥＳ）、時間カウントを０にセットする（ステップＳ６）。自立出力運転中が実施されていれば、自立出力用ブレーカ５６により自立出力系統５における漏電および短絡の有無が検知されており、自立出力用ブレーカ５６からの検知信号が制御装置７に入力されているため、あえて自立出力系統５における通電異常（漏電および短絡）の有無を積極的に診断せずとも良いためである。

自立出力運転中でなければ（ステップＳ４のＮＯ）、即ち、連系出力運転中か、コージェネ発電装置が停止していることになる。制御装置７は、自立出力系統５において漏電が検出されているか否か判定する（ステップＳ８）。次に制御装置７は、自立出力系統５において短絡が検出されているか否か判定する（ステップＳ１０）。自立出力系統５において漏電、短絡が検出されていれば（ステップＳ８のＹＥＳ、ステップＳ１０のＹＥＳ）、自立出力系統５の故障であるため、故障の有無を診断する通電異常の診断処理をあえて行うまでもないため、制御装置７は計測時間のカウントを行わず、ステップＳ４に戻る。このように自立出力系統５において漏電または短絡が検出されている場合、ブレーカ５６が検知した通電異常の検知信号は制御装置７に入力されているため、制御装置７は第１警報器２０１、第２警報器２０２に警報信号を出力し、第１警報器２０１、第２警報器２０２は警報を発報している。

また、自立出力系統５において漏電および短絡が検出されていなければ（ステップＳ８のＮＯ、ステップＳ１０のＮＯ）、制御装置７は、時間の計測開始から１時間経過しているか否か判定する（ステップＳ１２）。計測開始から１時間経過していれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御装置７は時間カウントを１インクリメントさせる（ステップＳ１４）。計測開始から１時間経過していなければ（ステップＳ１２のＮＯ）、時間カウントを１インクリメントせず、ステップＳ４に戻る。以下、このフローチャートを繰り返すことにより、制御装置７は、コージェネ発電装置２の自立出力運転以外の時における時間を計測する。

図２に示すフローチャートによれば、自立出力運転（診断処理における自立出力運転を含む）が実施されれば、時間カウント（計測時間）はリセットされる。

図３は、計測時間が所定時間を経過したら、発電装置２の現在の状況について、連系出力運転から自立出力運転に切り替え、自立出力運転を定期的に且つ強制的に実施し、自立出力系統５における通電異常の有無を検知する診断処理を定期的に実施する診断タイミング判定手段を表すフローチャートを示す。

図３に示すように、制御装置７は、自立出力系統５における漏電が検出されたか否か判定する（ステップＳ２２）。自立出力系統５における漏電が検出されていれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、自立出力系統５における故障であり、通電異常が既に生じているため、自立出力系統５における通電異常が発生したか否かを診断する通電異常の診断処理をあえて行うまでもない。このためメインルーチンにリターンする。

自立出力系統５における漏電が検出されていなければ（ステップＳ２２のＮＯ）、次に、制御装置７は、自立出力系統５における短絡が検出されているか否か判定する（ステップＳ２４）。自立出力系統５における短絡が検出されていれば（ステップＳ２４のＹＥＳ）、自立出力系統５における故障であるため、通電異常の診断処理を行うまでもないため、メインルーチンにリターンする。なお、自立出力系統５における通電異常（漏電または短絡）が自立出力用ブレーカ５６により検出されるとき、自立出力用ブレーカ５６が検知した通電異常信号は制御装置７に入力される。

この場合、前述したように、自立出力用ブレーカ５６が検知した通電異常の検知信号は制御装置７に入力されているため、制御装置７は第１警報器２０１、第２警報器２０２に警報信号を出力し、第１警報器２０１、第２警報器２０２は警報を発報している。

自立出力系統５における短絡が検出されていなければ（ステップＳ２４のＮＯ）、制御装置７は、時間カウントが第１しきい値時間Ｔ１（例えば１４５時間）未満か否か判定する（ステップＳ２６）。時間カウントが第１しきい値時間Ｔ１（例えば１４５時間）未満であれば（ステップＳ２６のＹＥＳ）、通電異常の診断処理を実行する時期がまだ到来していないため、自立出力系統５の定期診断処理を実行せず、メインルーチンにリターンする。なお、第１しきい値時間Ｔ１の時間としては１４５時間に限定されず、適宜選択できる。

時間カウント（経過時間）が第１しきい値時間Ｔ１（例えば１４５時間）以上であれば（ステップＳ２６のＮＯ）、自立出力系統５の通電異常の有無を診断する診断処理を実行する時期が既に到来していることになる。このため診断処理を実施することが好ましい。しかしながら自立出力系統５用の診断処理の実施には、自立出力運転を実施する必要があり、コージェネ発電装置としてのコストメリットを生む連系出力運転をあえて停止させる必要がある。そこで、制御装置７は、現在の運転状況が連系出力運転中であるか否か判定する（ステップＳ２８）。

そして、現在の運転状況が連系出力運転中でない場合（ステップＳ２８のＮＯ）、ステップＳ２８からステップＳ３６に進み、制御装置７は、自立出力系統５の定期診断処理を実行する（ステップＳ３６）。この場合、制御装置７は、自立出力用ブレーカ５６における過電流の有無および電圧異常の有無を診断する。
また、時間カウント（経過時間）が第１しきい値時間Ｔ１を経過し、上記した診断処理を実行する時期が既に到来しているにもかかわらず、現在の運転状況が連系出力運転中であれば（ステップＳ２８のＹＥＳ）、制御装置７は、自立出力系統５の定期診断処理を実行しないことにする。そして、制御装置７は、時間カウントが第２しきい値時間Ｔ２（例えば１６８時間，Ｔ２＞Ｔ１）未満か否か判定する（ステップＳ３２）。なお、第２しきい値時間Ｔ２は１６８時間に限定されず、適宜選択できる。

本実施形態によれば、第１しきい値時間Ｔ１が経過するとき、その現在の運転状況が連系出力運転中であれば（ステップＳ２８のＹＥＳ）、自立出力系統５の定期診断処理を実行しない。この理由としては次のようである。即ち、現在の運転状況が発電装置２と商用電源１とが連系する連系出力運転中であるときには、コージェネ発電装置の本来のコスト低減機能が発現されており、商用電源１による電気エネルギとコージェネ発電装置による電気エネルギ（発電装置２による発電）および熱エネルギ（エンジン３０の排熱）とが良好に併用されており、ランニングコストが低減された状態で業務等が良好に行われていると推定される。このように連系出力運転では、ランニングコストが低減される。このようにランニングコストが低減される連系出力運転から自立出力運転に切り替えると、コージェネ発電装置におけるランニングコスト低減効果を損なうおそれがあるためである。

この結果、時間カウントが第１しきい値時間Ｔ１（例えば１４５時間）経過しているときであっても、換言すると、自立出力系統５の通電異常の診断処理を実行する時期が既に到来しているときであっても、現在の運転状況が連系出力運転中であれば、自立出力系統５の定期診断処理を実行せず、メインルーチンにリターンする。

更に換言すると、時間カウントが第２しきい値時間（例えば１６８時間）未満であれば（ステップＳ３２のＹＥＳ）、自立出力系統５の通電異常の診断処理を実行する時期が到来しているにもかかわらず、現在の運転状況は、コストメリットを生む連系出力運転中であるため、自立出力系統５の定期診断処理を実行せずに、メインルーチンにリターンする。

しかしながら、上記した診断処理が長期にわたり全く実施されないことは、好ましくない。そこで、現在の運転状況が連系出力運転中であったとしても（ステップＳ２８のＹＥＳ）、時間カウントが第２しきい値時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１、例えば１６７時間）以上であれば（ステップＳ３２のＮＯ）、現在の運転状況が、コストメリットを生む連系出力運転中であったしても、制御装置７は、連系出力運転を強制的に停止させ（ステップＳ３４）、自立出力運転を強制的に実施し、自立出力系統５の定期診断処理を実行する（ステップＳ３６）。この場合、制御装置７は、連系出力運転から自立出力運転に強制的に切り替える指令を切替部６に出力する。なお、定期診断処理に要する時間は装置の種類にもよるが、５〜２０分間程度、７〜１３分間程度である。但しこれに限定されるものではない。

このような本実施形態であれば、コージェネ発電装置によるランニングコスト低減効果を獲得しつつ、自立出力系統５の通電異常の有無診断する診断処理（ステップＳ３６）を実行することができる。

図４は、自立出力系統５における漏電および短絡の有無を検知するフローチャートを示す。制御装置７は、自立出力運転中か否か判定する（ステップＳ５０）。自立出力運転中でなければ（ステップＳ５０のＮＯ）、メインルーチンにリターンする。自立出力運転中であれば（ステップＳ５０のＹＥＳ）、自立出力系統５における漏電が検出されているか否か判定する（ステップＳ５２）。自立出力系統５における漏電が検出されていれば（ステップＳ５２のＹＥＳ）、自立出力系統５における故障であるため、自立出力系統５における漏電異常発報の信号を出力し（ステップＳ５４）、自立出力運転を停止させる指示信号を出力し（ステップＳ５６）、メインルーチンにリターンする。

ステップＳ５２における判定の結果、自立出力系統５における漏電が検出されていなければ（ステップＳ５２のＮＯ）。自立出力系統５における漏電異常発報を解除する指令を第１警報器２０１に出力する（ステップＳ５８）。

次に自立出力系統５における短絡が検出されているか否か判定する（ステップＳ６０）。自立出力系統５における短絡が検出されていれば（ステップＳ６０のＹＥＳ）、故障であるため、制御装置７は、自立出力系統５における短絡異常発報の信号を第２警報器２０２に出力し（ステップＳ６２）、第２警報器２０２で警報を出力し、自立出力運転を停止させる指示信号を出力する（ステップＳ５６）。ステップＳ６０における判定の結果、自立出力系統５における短絡が検出されていなければ（ステップＳ６０のＮＯ）。自立出力系統５における短絡異常発報を解除する指令を第２警報器２０２に出力し（ステップＳ６４）、メインルーチンにリターンする。

以上のように本実施形態によれば、管理業者などが実施する定期点検まで待つことなく、自立出力系統５における通電異常（漏電および短絡）の有無が定期的に診断される。即ち、コージェネ発電装置に電気的に接続された自立出力系統５における通電異常（漏電および短絡）が、通常の定期点検の周期よりも短い周期で高頻度で診断される。このため自立出力系統５に対する信頼性が高まる。

また本実施形態によれば、上記したように自立出力系統５における漏電または短絡が検出されたとしても、使用頻度が極めて少ない自立出力系統５における異常であり、日常的に使用される連系出力系統４における異常ではないため、連系出力系統４における連系出力運転は可能とされている。このため連系出力運転を行うことが多い日常業務に与える影響が低減される。

但し、自立出力系統５における通電異常が発生していると診断される場合には、制御装置７は、第１警報器２０１および第２警報器２０２で警報を発するため、自立出力系統５における通電異常を早期に発見でき、ユーザーは早期に認識できる。自立出力系統５における漏電または短絡が発生していると診断されるとき、次回のメンテナンスのとき、あるいは、連絡を受けた管理業者等により早期に修理される。従って一定期間毎に定期点検する従来技術に比較して、自立出力系統５における漏電または短絡の有無が早期に診断され、早期に修理される。このため、万一、商業電源１の停電などが発生したため自立出力運転に移行するときであっても、自立出力系統５における漏電および短絡がない状態で自立出力運転できるため、自立出力運転に支障をきたすことが回避される。

本実施形態によれば、自立出力系統５における漏電または短絡が認められると診断された場合、制御装置７は、自立出力系統５における自立出力運転を禁止する信号を出力する（ステップＳ５６、自立出力運転禁止手段）。これにより漏電または短絡が発生した自立出力系統５が作動せず、安全である。また本実施形態によれば、上記したように自立出力系統５における通電異常（漏電および短絡）の診断は、基本的には、連系出力運転が行われていないとき（ステップＳ２８のＮＯ）に実施されるため、日常的に行われ易い連系出力運転に対する影響が低減される。

（実施形態２）
図５は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。本実施形態は図１、図２、図４を準用できる。図５に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートに基本的には近似する。図５において、実施形態１の場合と同様に、自立出力系統５における短絡が検出されていなければ（ステップＳ２４のＮＯ）、制御装置７は、時間カウントが第１しきい値時間Ｔ１（例えば１４５時間）未満か否か判定する（ステップＳ２６）。時間カウントが第１しきい値時間Ｔ１（例えば１４５時間）未満であれば（ステップＳ２６のＹＥＳ）、通電異常の診断処理を実行する時期がまだ到来していないため、通電異常の診断処理を実行することなく、メインルーチンにリターンする。

時間カウント（経過時間）が第１しきい値時間Ｔ１（例えば１４５時間）を越えていれば（ステップＳ２６のＮＯ）、自立出力系統５の通電異常の診断処理を実行する時期が既に到来している。そこで、制御装置７は、現在の運転状況が連系出力運転中であるか否か判定する（ステップＳ２８）。そして、現在の運転状況が連系出力運転中でなければ（ステップＳ２８のＮＯ）、連系出力運転によるコスト上の利点を損なうことがないため、自立出力系統５の定期診断処理を実行する（ステップＳ３６）。

また時間カウント（経過時間）が第１しきい値時間Ｔ１（例えば１４５時間）以上であれば現在の運転状況が、コスト上の利点を生む連系出力運転中であっても（ステップＳ２８のＹＥＳ）、制御装置７は、連系出力運転を強制的に停止させ（ステップＳ３４）、自立出力運転を強制的に実施し、自立出力系統５の定期診断処理を実行する（ステップＳ３６）。この場合、制御装置７は、連系出力運転から自立出力運転に強制的に切り替える指令を切替部６に出力する。

（実施形態３）
図６は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。本実施形態は図１、図２、図４を準用できる。

本実施形態によれば、貯湯槽３９における温水のもつ熱エネルギを直接的または間接的に検知する温水熱エネルギ検知手段として制御装置７は機能する。図１に示す熱交換器３７ｃにおける第２熱交換通路３６の入口側の水温を検知する入口温度センサ１０１と、第２熱交換通路３６の出口側の水温を検知する出口温度センサ１０２とが設けられている。

制御装置７は温水熱エネルギ検知手段として機能し、入口温度センサ１０２による入口温度Ｔｉを検知し、第２熱交換通路３６の出口温度センサ１０２による出口温度Ｔｏを検知し、入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏとの温度差ΔＴ（Ｔｏ−Ｔｉ）を求める。ここで、入口温度センサ１０２の入口温度Ｔｉがしきい温度Ｔｒを越えている条件と、温度差ΔＴがしきい温度差ΔＴｘよりも小さいという条件とが満足されるとき、温水熱エネルギ検知手段として機能する制御装置７は、貯湯槽３９における温水のもつ熱エネルギが大きいと判定し、温水フラグを立てる。温水フラグが立っていることは、貯湯槽３９における温水のもつ熱エネルギがしきい値エネルギよりも大きいことを意味し、貯湯槽３９の温水が消費量が少なく、貯湯槽３９の温水が余剰気味であることを意味する。コージェネ発電装置の利点は、電力の他に温水が使用できる点である。貯湯槽３９の温水の消費量が多い時間帯であれば、コージェネ発電装置の利点が良好に得られている。貯湯槽３９の温水の消費量が少ない時間帯であれば、コージェネ発電装置の利点が良好に得られていない時間帯であることになる。従って温水フラグが立っている（温水フラグＯＮ）ことは、コージェネ発電装置の利点が良好に得られていない時間帯であり、この間に、自立出力系統５の診断処理を実施することが好ましい。

図６に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートに基本的には近似する。但し、ステップＳ２８とステップＳ３２との間に、ステップＳ３０が設けられている。ステップＳ３０においては、制御装置１は、温水フラグが立っているか否か、即ち、貯湯槽３９における温水のもつ熱エネルギがしきい値エネルギよりも大きいか否か判定する（ステップＳ３０）。

温水フラグが立っている（温水フラグＯＮ）場合には、現在の運転状況が連系出力運転中であったとしても（ステップＳ２８のＹＥＳ）、貯湯槽３９の温水が余剰気味であるため、コージェネ発電装置におけるランニングコストへの影響は少ないと考えられる。このため、制御装置７は、連系出力運転を強制的に停止させ（ステップＳ３４）、自立出力運転を強制的に実施し、自立出力系統５の定期診断処理を実行する（ステップＳ３６）。この場合、制御装置７は、連系出力運転から自立出力運転に強制的に切り替える指令を切替部６に出力する。温水フラグが立っていなければ、ステップＳ３２に進む。

図７は、貯湯槽３９における温水のもつ熱エネルギが大きいか否かを判定する温水フラグ判定フローチャートを示す。図７に示すように、エンジン３０が運転中か否かを判定する（ステップＳ５２）。運転中であれば、入口温度センサ１０２の入口温度Ｔｉがしきい温度Ｔｒを越えている条件（ステップＳ５４のＹＥＳ）と、入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏとの温度差ΔＴ（Ｔｏ−Ｔｉ）がしきい温度差ΔＴｘよりも小さいという条件とが満足されると（ステップＳ５６のＹＥＳ）、貯湯槽３９内の温水の消費量が少なく、貯湯槽３９内の温水が高温で且つ多量にあると推定されるため、温水フラグを立て（ＯＮ，ステップＳ５８）、リターンする。

また、エンジン３０が運転中でないとき（ステップＳ５２のＮＯ）、入口温度センサ１０２の入口温度Ｔｉがしきい温度Ｔｒを越えている条件が満足されないとき（ステップＳ５４のＮＯ）、更に、入口温度Ｔｉと出口温度Ｔｏとの温度差ΔＴがしきい温度差ΔＴｘよりも小さいという条件が満足されないとき（ステップＳ５６のＮＯ）、温水フラグを降ろし（ＯＦＦ，ステップＳ６０）、リターンする。

図８は、貯湯槽３９における温水のもつ熱エネルギが大きいか否かを判定する温水フラグ判定フローチャートの他例を示す。図８に示すように、運転中に高温となるエンジン３０の熱を奪う冷却水ポンプとしての第１ポンプ３３が運転中か否かを判定する（ステップＳ６２）。ポンプ３３に代えてポンプ３８が運転中か判定しても良い。第１ポンプ３３が運転中でなければ（ステップＳ６２のＮＯ）、貯湯槽３９に貯留されている温水の熱エネルギが少ないと推定されるため、温水フラグを降ろし（ＯＦＦ、ステップＳ７２）、リターンする。また、エンジン３０の出口側の温度であるエンジン出口温度Ｔｅがエンジン過熱回避運転開始温度Ｔｅｓを越えているとき（ステップＳ６４のＹＥＳ）、エンジン３０は過熱気味と推定され、貯湯槽３９で貯留されている温水の温水エネルギが大きいため、温水フラグを立て（ＯＮ、ステップＳ６６）、リターンする。ここで、エンジン過熱回避運転は、エンジン３０の過熱を回避するように、エンジン３０を運転することを意味し、例えばエンジン３０の出力を小さくしたり、エンジン３０の冷却水量を増加させたり、エンジン３０の冷却水温を低下させる運転を意味する。エンジン出口温度Ｔｅは、エンジン冷却液（エンジン冷却水）が流れる循環通路３２においてエンジン３０の出口側に設置されている温度センサ３０ｒで検知される。故にエンジン出口温度Ｔｅはエンジン冷却水出口温度に相当する。

エンジン出口温度Ｔｅがエンジン過熱回避運転開始温度Ｔｅｓを越えていないとき（ステップＳ６４のＮＯ）、ステップＳ６８に進む。ステップＳ６８において、エンジン出口温度Ｔｅがエンジン過熱回避運転停止温度Ｔｅｅ未満であるとき（ステップＳ６８のＹＥＳ）、エンジン３０は過熱状態ではないため、温水フラグを降ろし（ＯＦＦ、ステップＳ７０）、リターンする。なお、図９に示すように、エンジン出口温度Ｔｅと温水フラグとの間にはヒステリシスが示される。

図１０は、温水フラグ判定フローチャートの別例を示す。図１０に示すように、エンジン３０が運転中か否かを判定する（ステップＳ８２）。エンジン３０が運転中でなければ（ステップＳ８２のＮＯ）、貯湯槽３９の温水エネルギが少ないため、温水フラグを降ろし（ＯＦＦ、ステップＳ８８）、リターンする。そして、エンジン３０が運転中であれば、貯湯槽温度接点３９ｒがＯＮか否かを判定する（ステップＳ８４）。貯湯槽温度接点３９ｒがＯＮであれば（ステップＳ８４のＹＥＳ）、貯湯槽３９に貯留されている温水が高温であるため、貯湯槽３９に貯留されている温水エネルギが大きいため、温水フラグを立て（ＯＮ、ステップＳ８６）、リターンする。ここで、貯湯槽温度接点３９ｒは、貯湯槽３９の温水の温度を検知するように貯湯槽３９に設けられており、貯湯槽３９に貯留されている温水の温度が高温であれば、ＯＮされる。もし貯湯槽温度接点３９ｒがＯＮでなければ（ステップＳ８４のＮＯ）、貯湯槽３９の温水の温度が低温であり、貯湯槽３９の温水の熱エネルギが充分ではないため、温水フラグを降ろし（ＯＦＦ、ステップＳ８８）、リターンする。

換言すると、上記した本実施形態のように、貯湯槽３９における温水熱エネルギの大きさを検知するにあたり、第２熱交換通路３６の入口温度センサ１０１と、第２熱交換通路３６の出口温度センサ１０２とが温水熱エネルギ検知手段として設けられていても良い。更にこれに限らず、貯湯槽３９の内部に貯留されている温水の温度を検知する温度センサである貯湯槽温度接点３９ｒを温水熱エネルギ検知手段として設け、貯湯槽温度接点３９ｒが検知する貯湯槽３９の温水の温度自体の高低により、貯湯槽３９における温水熱エネルギの大きさを検知することにしても良い。

本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、発電部としてモータジェネレータ、直流電流の供給により交流電流を発生するインバータ等が考えられ、また、駆動部として内燃機関エンジン、蒸気エンジン等が考えられ、また、熱利用部として吸収式空調装置、デシカウント空調装置等が考えられるものであり、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］
商用電源と連系して連系出力系統に給電する連系出力運転と自立出力系統に給電する自立出力運転とを実行可能な発電装置と、前記発電装置で発電するように前記発電装置を駆動させる駆動部と、前記駆動部にて発生する熱エネルギを利用する熱利用部と、前記連系出力運転と前記自立出力運転とを切り替える切替部と、前記自立出力系統における通電異常の有無を検知する通電異常検知手段とを具備するコージェネ発電装置において、前記自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を定期的に実施するタイミングを判定する診断タイミング判定手段が設けられており、前記熱利用部は、燃料の供給により運転される前記駆動部によって温められる温水を貯留する貯湯槽を備えており、前記貯湯槽における温水のもつ熱エネルギを直接的または間接的に検知する温水熱エネルギ検知手段が設けられており、前記診断タイミング判定手段は、前記温水熱エネルギ検知手段で検知された前記貯湯槽における温水の熱エネルギがしきい値を超えるとき、前記診断処理を実施するタイミングに到達したと判定することを特徴とするコージェネ発電装置。この場合、自立出力系統における通電異常による弊害が発生することを抑えるのに有利となる。

本発明は例えば産業界、業務店、一般家庭等で使用されるコージェネ発電装置に利用できる。

商用電源に電気的に接続されているコージェネ発電装置の概念図である。時間計測手段を示すフローチャートである。診断タイミング判定手段を示すフローチャートである。自立出力運転における通電異常を判定するフローチャートである。実施形態２に係り、診断タイミング判定手段を示すフローチャートである。実施形態３に係り、診断タイミング判定手段を示すフローチャートである。温水フラグを立てる条件を示すフローチャートである。温水フラグを立てる条件を示す他例に係るフローチャートである。温水フラグとエンジン出口温度との間のヒステリシスを示す図である。温水フラグを立てる条件を示す別例に係るフローチャートである。

１は商用電源、２は発電装置、３は駆動部、３９は貯湯槽（熱利用部）、３７は貯湯通路、４は連系出力系統、４０は主連系出力経路、４２は主ブレーカ、４６は副ブレーカ、５は自立出力系統、５０は主自立出力経路、５６は自立出力用ブレーカ（通電異常検知手段）、７は制御装置（診断タイミング判定手段）を示す。

Claims

商用電源と連系して連系出力系統に給電する連系出力運転と自立出力系統に給電する自立出力運転とを実行可能な発電装置と、
前記発電装置で発電するように前記発電装置を駆動させる駆動部と、
前記駆動部にて発生する熱エネルギを利用する熱利用部と、
前記連系出力運転と前記自立出力運転とを切り替える切替部と、
前記自立出力系統における通電異常の有無を検知する通電異常検知手段とを具備するコージェネ発電装置において、
前記自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を定期的に実施するタイミングを判定する診断タイミング判定手段が設けられており、
前記診断タイミング判定手段は、
前記自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する時間計測手段を備えており、前記時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えると、前記診断処理を実施するタイミングに到達したと判定することを特徴とするコージェネ発電装置。
商用電源と連系して連系出力系統に給電する連系出力運転と自立出力系統に給電する自立出力運転とを実行可能な発電装置と、
前記発電装置で発電するように発電装置を駆動させる駆動部と、
前記駆動部にて発生する熱エネルギを利用する熱利用部と、
前記連系出力運転と前記自立出力運転とを切り替える切替部と、
前記自立出力系統における通電異常の有無を検知する通電異常検知手段とを具備するコージェネ発電装置において、
前記自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を定期的に実施するタイミングを判定する診断タイミング判定手段が設けられており、
前記診断タイミング判定手段は、
前記自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する時間計測手段を備えており、
前記診断タイミング判定手段は、
前記時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えると、前記連系出力運転中でなければ、前記診断処理を実施するタイミングに到達したと判定し、
前記連系出力運転中であれば、前記第１しきい値時間を越えているにも拘わらず、前記診断処理を実施するタイミングに未到達と判定することを特徴とするコージェネ発電装置。
商用電源と連系して連系出力系統に給電する連系出力運転と自立出力系統に給電する自立出力運転とを実行可能な発電装置と、
前記発電装置で発電するように発電装置を駆動させる駆動部と、
前記駆動部にて発生する熱エネルギを利用する熱利用部と、
前記連系出力運転と前記自立出力運転とを切り替える切替部と、
前記自立出力系統における通電異常の有無を検知する通電異常検知手段とを具備するコージェネ発電装置において、
前記自立出力系統における通電異常の有無を検知する診断処理を定期的に実施するタイミングを判定する診断タイミング判定手段が設けられており、
前記診断タイミング判定手段は、
前記自立出力運転以外のときにおける経過時間を計測する時間計測手段を備えており、
前記診断タイミング判定手段は、
前記時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えると、前記連系出力運転中でなければ、前記診断処理を実施するタイミングに到達したと判定し、
前記連系出力運転中であれば、前記時間計測手段により計測された経過時間が、前記第１しきい値時間よりも長い第２しきい値時間を越えると、前記診断処理を実施するタイミングに到達したと判定し、前記時間計測手段により計測された経過時間が、前記第２しきい値時間を経過していないとき、前記第１しきい値時間を越えているにも拘わらず、前記診断処理を実施するタイミングに未到達であると判定することを特徴とするコージェネ発電装置。
請求項１または２において、前記熱利用部は、燃料の供給により運転される前記駆動部によって温められる温水を貯留する貯湯槽を備えており、
前記貯湯槽における温水のもつ熱エネルギを直接的または間接的に検知する温水熱エネルギ検知手段が設けられており、
前記診断タイミング判定手段は、前記時間計測手段により計測された経過時間が第１しきい値時間を越えているときにおいて、前記連系出力運転中であっても、前記貯湯槽における温水の熱エネルギがしきい値を超えるときには、前記診断処理を実施するタイミングに到達したと判定することを特徴とするコージェネ発電装置。