JP6787159B2 - コジェネレーション装置 - Google Patents

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Description

本発明は、コジェネレーション装置に関する。
コジェネレーション装置の一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図1に示されているように、コジェネレーション装置10は、発電装置11が系統電源30に連系され、発電装置11の発電に伴って発生する排熱を回収するとともに、互いに連携可能な他の装置(給湯システム40や給湯器用リモコン45)と互いに通信可能であるコジェネレーション装置である。
特開2016−207276号公報
上述したコジェネレーション装置においては、給湯システム40や給湯器用リモコン45などの他の装置がメーカー毎に複数種類ある場合、コジェネレーション装置はこれら複数の種類の他の装置と通信可能に接続される場合がある。このとき、コジェネレーション装置は、接続されている相手である他の装置の種類をできるだけ短時間にて識別し、確実に通信する必要がある。
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、コジェネレーション装置と他の装置とを接続した際に、接続されている他の装置をできるだけ短時間にて識別し、確実に通信することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項1に係るコジェネレーション装置は、発電装置が系統電源に連系され、発電装置の発電に伴って発生する排熱を回収するとともに、互いに連携可能な複数種類の他の装置と互いに通信可能であるコジェネレーション装置であって、コジェネレーション装置は、他の装置と電気的に接続される接続部を備え、コジェネレーション装置を制御する制御装置は、複数種類の他の装置のうち何れかの他の装置が接続部に通信可能に接続された後であって、接続されている他の装置である接続装置と最初に通信が実施された際に、取得した通信データから接続装置がいずれの種類の他の装置であるかを判別する判別部と、判別部によって判別された接続装置の種類を記憶部に書き込む接続装置種類書込部と、接続装置との間で2回目以降に通信が実施された際、接続装置種類書込部によって記憶部に書き込まれた接続装置の種類を読み出して、読み出した接続装置の種類に対応した通信データ形式との間で2回目以降の通信データの形式とが一致している場合には、接続装置との間での通信の開始を許可する許可部と、を備えている。
これによれば、他の装置との間の最初の通信が実施された際に、コジェネレーション装置と接続されている他の装置の種類を識別し記憶する(判別部・接続装置種類書込部)。そして、2回目以降の通信が実施された際には、最初の通信で識別・記憶された結果を利用して通信の許可を行うことができる(許可部)。その結果、コジェネレーション装置は、接続されている相手である他の装置の種類をできるだけ短時間にて識別し、確実に通信することができる。
本発明によるコジェネレーション装置を備えたコジェネレーションシステムの実施形態を示す概要図である。 図1に示す発電器の概要図である。 図1に示す第1制御装置(発電装置制御装置)の通信回路を示す図である。 図1に示す第1制御装置(発電装置制御装置)で実行される制御プログラムのフローチャートである。 他の実施形態にかかる第1制御装置(発電装置制御装置)の通信回路を示す図である。
以下、本発明によるコジェネレーション装置を適用したコジェネレーションシステム1の一実施形態について説明する。コジェネレーションシステム1は、図1に示すように、コジェネレーション装置10および給湯システム40(第1給湯システム)を備えている。
コジェネレーション装置10は、筐体10a、発電装置11、電源基板13、発電装置制御装置(以下、第1制御装置という)19および貯湯槽21を備えている。筐体10aは、発電装置11、電源基板13、第1制御装置19および貯湯槽21を収容している。発電装置11は、電力(本実施形態では交流電力)を発生させるものであり、直流電力を発電する発電器11aおよび電力変換装置11bから構成されている。図2に示すように、発電器11aは、燃料電池11a1、蒸発部11a2および改質部11a3を備えている。
蒸発部11a2は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された原燃料(改質用原料)を予熱するものである。蒸発部11a2は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して混合ガスを改質部11a3に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、LPGなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料がある。本実施形態では、改質用原料は天然ガスである。
改質部11a3は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部11a2から供給された混合ガス(改質用原料および水蒸気)から改質ガスを生成して導出するものである。混合ガスが触媒によって反応し、改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水素が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は燃料電池11a1の燃料極に導出されるようになっている。
燃料電池11a1は、燃料と酸化剤ガスとにより発電するものである。燃料電池11a1は、燃料極、空気極(酸化剤極)、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル11a1aが図2の左右方向に積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池11a1は、固体酸化物燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池11a1の燃料極には、燃料としての水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。セル11a1aの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路11a1bが形成されている。セル11a1aの空気極側には、酸化剤ガスである空気(カソードエア)が流通する空気流路11a1cが形成されている。空気流路11a1cには、カソードエアがカソードエアブロワ11a4(またはカソードエアポンプ)によって供給されている。
燃料電池11a1においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化1および化2に示す反応が生じ、空気極では、下記化3に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン(O2−)が電解質を通過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。
(化1)
+O2−→HO+2e
(化2)
CO+O2−→CO+2e
(化3)
1/2O+2e→O2−
燃焼ガスは、燃料流路11a1bから導出した発電に使用されなかった改質ガスが、空気流路11a1cから導出した発電に使用されなかった酸化剤ガス(空気)によって燃焼されたものである。
電力変換装置11bは、図1に示すように、燃料電池11a1から供給された直流電流を交流電流に変換するものである。また、電力変換装置11bは、変換した交流電流を出力する機能を備えている。電力変換装置11bには、電線14の一端が接続されており、電力変換装置11bの交流電力が電線14に出力されるようになっている。電線14の他端には、電気負荷15が接続されている。電力変換装置11bが出力する電力は、必要に応じて電線14を介して電気負荷15に供給されるようになっている。電気負荷15は、電灯、アイロン、テレビ、洗濯機、電気コタツ、電気カーペット、エアコン、冷蔵庫などの電気器具である。電気負荷15は、系統電源30の送電が正常である場合に、発電装置11および系統電源30からの電力が供給可能である。電気負荷15、配電盤32は、電力使用場所A1(例えば、屋内)に配置されている。
電線14上であって電力変換装置11bと電気負荷15の間には、一端が系統電源30に接続された電源ライン31の他端が接続部14aで接続されている。また、電源ライン31上には、配電盤32が配設されている。コジェネレーション装置10が発電する電力より電気負荷15の消費電力が上回った場合、その不足電力は、電源ライン31から配電盤32を介して系統電源30からの電力が供給されるようになっている。
また、電力変換装置11bは、電源ライン31および電線14を介して供給される系統電源30からの交流電力を直流電力に変換して出力する機能も備えている。電力変換装置11bが出力する直流電力は、電源基板13に出力される。電源基板13は、供給された直流電力を所定の直流電力に変換して第1制御装置19、補機10bなどに供給している。補機10bは、図示のない改質水ポンプ、原料ポンプや各部位の温度センサなどであって、コジェネレーション装置10を作動させるのに必要であり直流電流で作動するものから構成されている。
また、電源ライン31上であって系統電源30と配電盤32の間には、電流センサ31aが配設されている。電流センサ31aは、系統電源30から電力変換装置11bへ供給される電力の電流を検出するものである。電流センサ31aで検出された電流の検出信号は、第1制御装置19に出力される。なお、本実施形態においては、系統電源30の電流を検出するために電流センサ31aを配設しているが、系統電源30から電力変換装置11bへ供給される電圧を検出する電圧センサを配設するようにしても良く、系統電源30から電力変換装置11bへ供給される電力を検出する電力センサを配設するようにしても良い。
さらに、コジェネレーション装置10は、開閉器14c、センサ11b1および第1制御装置19を備えている。
開閉器14cは、電線14上であって接続部14aと電力変換装置11bとの間に配設され、開路または閉路することにより電力変換装置11bと系統電源30とを電気的に遮断または接続するものである。
センサ11b1は、電力変換装置11bとブレーカ14dの間に配設されている。より詳しくは、センサ11b1は、開閉器14cとブレーカ14dの間に配設されている。センサ11b1は、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出して、発電装置11が系統電源30から給電されているか否かを検出するものである。本実施形態では、センサ11b1は、その配設された位置の電圧を検出する。センサ11b1で検出された電圧の検出信号は、第1制御装置19に出力される。センサ11b1は、ブレーカ14dと発電装置11との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する第1検出装置である。
また、電線14上であって開閉器14cと接続部14aの間(すなわち系統電源30と発電装置11との間)には、ブレーカ14dが配設されている。系統電源30からの送電が行われている場合であって、何らかの原因により電線14に異常な電流(例えば過電流)が流れたときに、ブレーカ14dは自動で電線14を開路とするようになっている。これによりコジェネレーション装置10は異常な電流による損傷などから回避される。
第1制御装置19は、発電装置11(燃料電池11a1)の制御を少なくとも行うものである。具体的には、系統電源30から電力供給があるときは、電気負荷15の消費電力となるように、補機10bを制御して燃料電池11a1の発電量の制御を行う。このとき、燃料電池11a1の発電する電力より電気負荷15の消費電力が上回る場合は、その不足電力を系統電源30から受電して補うようになっている。停電の場合は、燃料電池11a1の発電量が一定の出力電力(例えば定格の半分(350W))となるように制御している。
また、開閉器14cは、第1制御装置19からの指示に従って、開閉制御されるようになっている。開閉器14cは、系統電源30が停電など異常である場合には、開路され、発電装置11と系統電源30とを解列する。開閉器14cは、系統電源30が正常である場合には、閉路され、発電装置11と系統電源30とを連系する。
コジェネレーション装置10は、発電装置用リモコン25を備えている。発電装置用リモコン25は、第1制御装置19と互いに通信可能に接続されて、コジェネレーション装置10の操作を行うリモコン(第1リモコン)である。発電装置用リモコン25には、発電器11aの発電する電力、使用電力量、貯湯槽21の残湯量などのコジェネレーション装置10の運転状況が表示できるようになっている。
発電装置用リモコン25は、第2制御装置42とも互いに通信可能に接続されている。発電装置用リモコン25は、給湯器41の操作、運転状況の表示も可能である。
コジェネレーション装置10は、貯湯ユニット20を備えている。貯湯ユニット20は、コジェネレーション装置10の筐体10a内に収容されている。貯湯ユニット20は、貯湯槽21を備えている。
貯湯槽21は、発電装置11(燃料電池11a1)の排熱を熱交換により回収した湯水を貯めるものである。貯湯槽21には、貯湯槽21内の湯水(貯湯水)を循環させるための湯水循環回路22が接続されている。湯水循環回路22上には、熱交換器23が配設されている。熱交換器23には、一端が発電器11aの排熱が排出される発電器11aの排出口に接続された流路23aの他端が接続されている。熱交換器23は、流路23aを介して供給される排熱と湯水循環回路22を循環する湯水との間で熱交換を行うものである。すなわち、コジェネレーション装置10の発電中に図示しないポンプの駆動によって湯水循環回路22を湯水が循環すると、湯水が流路23aを介して排出されたコジェネレーション装置10の排熱を熱交換器23を介して回収することで、湯水が加熱されるようになっている。
なお、発電器11aの排熱とは、例えば、コジェネレーション装置10の場合、燃料電池11a1の排熱や改質部11a3の排熱などをいう。しかし、それに限定せずコジェネレーション装置10それ自体の熱など回収可能な排熱なら何でも利用できる。
また、貯湯ユニット20は、筐体10aの外にコジェネレーション装置10の別のユニットとして設けるようにしてもよい。
貯湯槽21は、1つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温水が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温水が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽21に貯留されている高温の温水が貯湯槽21の柱状容器の上部から導出され、その導出された分を補給するように水道水などの水(低温の水)が貯湯槽21の柱状容器の下部から導入されるようになっている。なお、貯湯槽21は、貯湯槽21から導出された湯水に水道水が合流するように構成されるようにしてもよい。これにより、貯湯槽21からの湯水が降温される。
貯湯槽21には、給湯器41に一端が接続されている給湯管24の他端が接続されている。貯湯槽21内の湯水は、給湯管24を介して給湯器41に供給可能である。
給湯システム40は、給湯器41、給湯器制御装置(以下、第2制御装置という)42、電源基板43、給湯管44および給湯器用リモコン45を備えている。
給湯器41は、貯湯槽21から導入された湯水を、熱源によって加熱して給湯するようになっている。熱源としては、原燃料を燃焼させる燃焼器、熱交換器、電気ヒータなどである。本実施形態では、熱源は燃焼器であり、原燃料は、改質用原料と同じ天然ガスである。給湯器41は、図示しない温度センサで検出した湯水の温度が設定された給湯温度となるように、燃焼器の燃焼を調整するように構成されている。また、図示していないが、給湯器41には水道水が合流するようになっている。これにより、湯水を降温することも可能である。
第2制御装置42は、前述したように給湯器41から導出される給湯温度を調整する。第2制御装置42は、第1制御装置19と互いに通信可能に接続されている。
電源基板43は、給湯器41および第2制御装置42に駆動用電力を供給するものである。電源基板43は、系統電源30からの交流電力が配電盤32で分配されて電線33を介して供給されている。電源基板43は、供給された交流電力を所定の直流電力に変換して給湯器41および第2制御装置42へ供給している。
給湯管44には、給湯器41から供給される湯水を、給湯として利用する湯水使用場所A2(例えば屋内)に設置されている複数の湯利用機器A2aが接続されている。この湯利用機器としては、浴槽、シャワ、キッチン(キッチンの蛇口)、洗面所(洗面所の蛇口)などがある。また、給湯管44には、給湯器41から供給される湯水を熱源として利用する湯水使用場所A2に設置されている熱利用機器A2bが接続されている。この熱利用機器としては、浴室暖房、床暖房、浴槽の湯の追い炊き機構などがある。
給湯器用リモコン45は、第2制御装置42と互いに通信可能に接続されて、給湯器41の操作を行うリモコン(第2リモコン)である。給湯器用リモコン45には、給湯温度などの給湯器41の運転状況が表示される。
給湯器用リモコン45は、第1制御装置19とも互いに通信可能に接続されている。給湯器用リモコン45は、コジェネレーション装置10の操作、運転状況の表示も可能である。
さらに、上述したコジェネレーションシステム1の通信構成について図1および図3を参照して説明する。第1制御装置19は、第1通信経路51を介して発電装置用リモコン25に接続可能である。第1通信経路51は、発電装置用リモコン25と電気的に接続されている通信経路であって発電装置用リモコン25との間で第1PLC信号を送受信(通信)する。第1通信経路51の一端は、発電装置用リモコン25の接続端子(図示省略)に接続されている。第1通信経路51の他端は、第1制御装置19の接続端子19aに接続されている。接続端子19aは、他の装置(後述する。例えば給湯システム40。)と電気的に接続される接続部である。本実施形態では、この接続部は、一つだけ設けられ、かつ、複数種類の他の装置が接続可能である。なお、第1通信経路51は、第1PLC信号を通信するとともに電源電圧を供給する電源供給経路でもある。
接続端子19aには、第2通信経路52および第3通信経路53が接続可能である。第2通信経路52は、他の装置である給湯システム40(第2制御装置42)と接続されている通信経路であって給湯システム40(第2制御装置42)との間で第2PLC信号を送受信する。第2通信経路52の一端は、第2制御装置42の接続端子(図示省略)に接続されている。第2通信経路52の他端は、第1制御装置19の接続端子19aに接続されている。なお、第2通信経路52は、第2PLC信号を通信するとともに電源電圧を供給する電源供給経路でもある。
第3通信経路53は、給湯システム40を操作するための給湯器用リモコン45と接続されている通信経路であって給湯器用リモコン45との間で第3PLC信号を送受信する。第3通信経路53の一端は、給湯器用リモコン45の接続端子(図示省略)に接続されている。第3通信経路53の他端は、第2通信経路52に接続されている。なお、第3通信経路53は、第3PLC信号を通信するとともに電源電圧を供給する電源供給経路でもある。
なお、本実施形態においては、第3通信経路53が第2通信経路52の途中に接続されているが、第2通信経路52および第3通信経路53が第1制御装置19の接続端子19aに直接接続されるようにしてもよい。また、各経路51,52,53は、直流電圧が供給されている。各経路51,52,53は、2本線で構成されるのが好ましい。
また、他の装置は、コジェネレーション装置10と互いに連携可能な装置であって、互いに通信可能である装置である。本実施形態では、給湯システム40であるが、太陽光発電ユニット、燃料電池ユニット、蓄電池システムなどの他の発電ユニットでもよい。また、本実施形態では、発電装置用リモコン25がコジェネレーション装置10(第1制御装置19)に接続されているが、接続されない場合もある。
第1制御装置19は、接続端子19a、マイコン19b、第1送受信回路19c、第2送受信回路19d、第3送受信回路19e、第4送受信回路19f、第5送受信回路19g、ダイオードブリッジ回路19h、電源回路19i、記憶部19jおよび切替装置19kを備えている。マイコン19bは、コジェネレーション装置10を統括制御する。
第1送受信回路19cは、接続端子19aとマイコン19bとの間に設けられ、第1PLC(Power Line Communication(電力線搬送通信))信号を送受信する。第1送受信回路19cは、第1BPF(バンドパスフィルタ)19c1、第1通信IC19c2、レギュレータ19c3、および第1LPF(ローパスフィルタ)19c4を備えている。第1BPF19c1は、切替装置19kを介して接続端子19aに接続されている。
第1BPF19c1は、第1PLC信号を透過する。第1通信IC19c2は、PLCモデム素子である。第1通信IC19c2は、第1BPF19c1から第1PLC信号を入力し、第1PLC信号を第1通信データに復調しマイコン19bの入力ポート19b1aに出力する。また、第1通信IC19c2は、マイコン19bの出力ポート19b1bから第1通信データを入力し、第1PLC信号に変調して第1BPF19c1に出力する。なお、第1通信IC19c2は、電源回路19iから電源電圧が供給される。
レギュレータ19c3は、発電装置用リモコン25に直流電力を給電するためのものであり、電源回路19iからの直流電力を変更(昇圧または降圧)してリモコン用電源電力(リモコン用電源電圧)を出力する。第1LPF19c4は、レギュレータ19c3と切替装置19k(接続端子19a)との間に設けられ、各PLC信号を遮断し、リモコン用電源電圧を透過する。なお、第1送受信回路19cには、リモコン用電源電圧に第1PLC信号を重畳(入力)するためのコイル(図示省略)が設けられている。
第2送受信回路19dは、接続端子19aとマイコン19bとの間に設けられ、第2PLC信号を送受信する。第2送受信回路19dは、第2BPF(バンドパスフィルタ)19d1と第2通信IC19d2とを備えている。第2BPF19d1は、接続端子19aに接続されたダイオードブリッジ回路19hに接続されている。ダイオードブリッジ回路19hは、ダイオードを組み合わせて電流を整流する回路であり、交流の電流を直流の電流に変換したり、直流電源のプラス・マイナスをどちらに接続しても構わないようにしたりする。
第2BPF19d1は、第2PLC信号を透過する。第2通信IC19d2は、PLCモデム素子である。第2通信IC19d2は、第2BPF19d1から第2PLC信号を入力し、第2PLC信号を第2通信データに復調しマイコン19bの入力ポート19b2aに出力する。また、第2通信IC19d2は、マイコン19bの出力ポート19b2bから第2通信データを入力し、第2PLC信号に変調して第2BPF19d1に出力する。なお、第2通信IC19d2は、電源回路19iから電源電圧が供給される。
第3送受信回路19eは、接続端子19aとマイコン19bとの間に設けられ、第3PLC信号を送受信する。第3送受信回路19eは、第3BPF19e1と第3通信IC19e2とを備えている。第3BPF19e1は、接続端子19aに接続されたダイオードブリッジ回路19hに接続されている。
第3BPF19e1は、第3PLC信号を透過する。第3通信IC19e2は、第3BPF19e1から第3PLC信号を入力し、第3PLC信号を第3通信データに復調しマイコン19bの入力ポート19b3aに出力する。また、第3通信IC19e2は、マイコン19bの出力ポート19b3bから第3通信データを入力し、第3PLC信号に変調して第3BPF19e1に出力する。なお、第3通信IC19e2は、電源回路19iから電源電圧が供給される。
第4送受信回路19fは、接続端子19aとマイコン19bとの間に設けられ、第4PLC信号を送受信する。第4送受信回路19fは、第4BPF19f1と第4通信IC19f2とを備えている。第4BPF19f1は、接続端子19aに接続されたダイオードブリッジ回路19hに接続されている。
第4BPF19f1は、第4PLC信号を透過する。第4通信IC19f2は、第4BPF19f1から第4PLC信号を入力し、第4PLC信号を第4通信データに復調しマイコン19bの入力ポート19b4aに出力する。また、第4通信IC19f2は、マイコン19bの出力ポート19b4bから第4通信データを入力し、第4PLC信号に変調して第4BPF19f1に出力する。なお、第4通信IC19f2は、電源回路19iから電源電圧が供給される。
第5送受信回路19gは、接続端子19aとマイコン19bとの間に設けられ、第5PLC信号を送受信する。第5送受信回路19gは、第5BPF19g1と第5通信IC19g2とを備えている。第5BPF19g1は、接続端子19aに接続されたダイオードブリッジ回路19hに接続されている。
第5BPF19g1は、第5PLC信号を透過する。第5通信IC19g2は、第5BPF19g1から第5PLC信号を入力し、第5PLC信号を第5通信データに復調しマイコン19bの入力ポート19b5aに出力する。また、第5通信IC19g2は、マイコン19bの出力ポート19b5bから第5通信データを入力し、第5PLC信号に変調して第5BPF19g1に出力する。なお、第5通信IC19g2は、電源回路19iから電源電圧が供給される。
第1〜第5通信IC19c2〜19g2は、通信データ毎に設定される専用の通信ICである。特に、第2〜第5通信IC19d2〜19g2は、他の装置の種類毎に設定される専用の通信ICである。例えば、第2通信IC19d2は、給湯システム40に対する専用の通信ICであり、第3通信IC19e2は、給湯システム40とは製造メーカーが異なる給湯システム140(第2給湯システム)に対する専用の通信ICである。製造メーカーが異なれば、通信データのプロトコルも製造メーカー毎に異なる。
電源回路19iは、電源19i1の電圧をレギュレート(降圧)し、降圧した電圧を各通信IC19c2,19d2,19e2,19f2,19g2、およびレギュレータ19c3に供給する。
記憶部19jは、マイコン19bがデータ(情報)を書込み・読み出しが可能な記憶部であり、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory(不揮発性メモリの一種である。))である。
切替装置19kは、接続端子19aと第1送受信回路19cとを接続する第1接続状態と、接続端子19aと第2送受信回路19d〜第5送受信回路19gの少なくとも何れか一つとを接続する第2接続状態とを、マイコン19bからの指示(切替信号)に応じて切替可能である。
なお、第1PLC信号は、第1通信経路51(電力線)に重畳可能な信号であって、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と発電装置用リモコン25との間で通信させるためのPLC信号である。第1通信データは、コジェネレーション装置10と発電装置用リモコン25との間で通信されるデータである。
第2PLC信号は、第2通信経路52および/または第3通信経路53(電力線)に重畳可能な信号であって、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と給湯システム40(第2制御装置42)との間、および/または、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と給湯器用リモコン45との間で通信させるためのPLC信号である。第2通信データは、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と給湯システム40(第2制御装置42、および/または、給湯器用リモコン45)との間で通信されるデータである。
第3PLC信号は、電力線に重畳可能な信号であって、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と給湯システム140(第2制御装置142)との間で通信させるためのPLC信号である。第3通信データは、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と給湯システム140(第2制御装置142、および/または、給湯器用リモコン(図示省略))との間で通信されるデータである。
第4PLC信号は、電力線に重畳可能な信号であって、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と図示しない第3給湯システム(上述した第1給湯システムおよび第2給湯システムとは製造メーカーが異なる給湯システムである。)との間で通信させるためのPLC信号である。第4通信データは、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と第3給湯システム(制御装置(図示省略)、および/または、給湯器用リモコン(図示省略))との間で通信されるデータである。
第5PLC信号は、電力線に重畳可能な信号であって、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と図示しない第4給湯システム(上述した第1〜第3給湯システムとは製造メーカーが異なる給湯システムである。)との間で通信させるためのPLC信号である。第5通信データは、コジェネレーション装置10(第1制御装置19)と第4給湯システム(制御装置(図示省略)、および/または、給湯器用リモコン(図示省略))との間で通信されるデータである。
また、上述した各BPFに代えて、HPF(ハイパスフィルタ)を使用するようにしてもよい。
次に、上述したコジェネレーション装置10の作動について図4に示すフローチャートを参照して説明する。
マイコン19bは、ステップS102において、コジェネレーション装置10の電源がオンされたか否かを判定する。例えば、マイコン19bは、図示しない起動スイッチがオンされると(あるいはユーザによって予め設定された起動開始時刻となったことにより自動的に起動が開始されると)、コジェネレーション装置10の電源がオンされた旨を判定する。なお、コジェネレーション装置10の電源がオンされた場合、同時に給湯システム40の電源もオンされる。または、コジェネレーション装置10の電源がオンされたときには、給湯システム40の電源は既にオンされている。
マイコン19bは、ステップS102にて「NO」と判定した場合、ステップS102の処理を繰り返す。一方、マイコン19bは、ステップS102にて「YES」と判定した場合、ステップS104において、記憶部19jの通信先情報を読出して確認する。通信先情報は、例えば、コジェネレーション装置10が接続されている他の装置(接続装置)の種類であり、製造メーカーの種類である。
ステップS106において、マイコン19bは、通信先情報が初期設定(通信先情報がない。)である場合(「YES」と判定)、プログラムをステップS108以降に進める。
ステップS108〜ステップS114の処理にて、マイコン19bは、コジェネレーション装置10が接続され通信する通信先(接続装置)を判別する。すなわち、マイコン19bは、複数種類の他の装置のうち何れかの他の装置が接続端子19aに通信可能に接続された後(例えば、コジェネレーション装置10が設置工事された後、または、コジェネレーション装置10が修理された後)であって、接続されている他の装置である接続装置と最初に通信が実施された際に、取得した通信データから接続装置がいずれの種類の他の装置であるかを判別する(判別部)。なお、判別部(マイコン19b)は、一つの接続部(接続端子19a)と電気的に接続されており、かつ、接続端子19aに接続されている複数種類の他の装置から通信データを取得することができる。
ステップS108においては、通信先がA社の製品であるか否かが判定される。すなわち、マイコン19bは、接続装置と最初に通信が実施された際に、取得した通信データから接続装置がA社製の他の装置であるかを判別する。具体的には、取得した通信データの形式がA社の通信プロトコルであるか否かを判定することにより、接続装置がA社製の他の装置であるか否かを判別する。
ステップS108にて「YES」と判定された場合、マイコン19bは、ステップS116において、通信先がA社の製品である旨を記憶部19jに書き込む(接続装置種類書込部)。すなわち、ステップS116は、判別部(ステップS108〜114)によって判別された接続装置の種類を記憶部19jに書き込む接続装置種類書込部である。一方、ステップS108にて「NO」と判定された場合、マイコン19bは、プログラムをステップS110に進める。
ステップS110においては、通信先がB社の製品であるか否かが判定される。すなわち、マイコン19bは、接続装置と最初に通信が実施された際に、取得した通信データから接続装置がB社製の他の装置であるかを判別する。具体的には、取得した通信データの形式がB社の通信プロトコルであるか否かを判定することにより、接続装置がB社製の他の装置であるか否かを判別する。
ステップS110にて「YES」と判定された場合、マイコン19bは、ステップS116において、通信先がB社の製品である旨を記憶部19jに書き込む(接続装置種類書込部)。一方、ステップS110にて「NO」と判定された場合、マイコン19bは、プログラムをステップS112に進める。
ステップS112においては、通信先がC社の製品であるか否かが判定される。すなわち、マイコン19bは、接続装置と最初に通信が実施された際に、取得した通信データから接続装置がC社製の他の装置であるかを判別する。具体的には、取得した通信データの形式がC社の通信プロトコルであるか否かを判定することにより、接続装置がC社製の他の装置であるか否かを判別する。
ステップS112にて「YES」と判定された場合、マイコン19bは、ステップS116において、通信先がC社の製品である旨を記憶部19jに書き込む(接続装置種類書込部)。一方、ステップS112にて「NO」と判定された場合、マイコン19bは、プログラムをステップS114に進める。
ステップS114においては、通信先がD社の製品であるか否かが判定される。すなわち、マイコン19bは、接続装置と最初に通信が実施された際に、取得した通信データから接続装置がD社製の他の装置であるかを判別する。具体的には、取得した通信データの形式がD社の通信プロトコルであるか否かを判定することにより、接続装置がD社製の他の装置であるか否かを判別する。
ステップS114にて「YES」と判定された場合、マイコン19bは、ステップS116において、通信先がD社の製品である旨を記憶部19jに書き込む(接続装置種類書込部)。一方、ステップS114にて「NO」と判定された場合、マイコン19bは、プログラムをステップS120に進める。ステップS120においては、マイコン19bは、通信不能である旨のエラーを報知する。
このように、接続装置が判別された場合、マイコン19bは、判別された接続装置がいずれのメーカーのものであるか記憶部19jに書き込み(ステップS116)、その後、接続装置との間での通信の開始を許可する(ステップS118)。一方、接続装置が判別されなかった(判別不能であった)場合、マイコン19bは、通信不能である旨のエラーを報知する(ステップS120)。
なお、上述した判別部の処理では、接続装置が1つの場合の判別を実施できるようにしたが、接続装置が2つ以上の場合の判別を実施できるようにしてもよい。
一方、通信先(接続装置)情報が初期設定でない場合(すなわち、記憶部19jに通信先情報がある場合、例えば接続装置のメーカーがいずれかのものであるという情報がある場合)、マイコン19bは、ステップS106にて「NO」と判定し、プログラムをステップS122以降に進める。なお、記憶部19jに通信先情報がある場合とは、接続装置との間で最初の通信ではなく、コジェネレーション装置10が設置された後(または、コジェネレーション装置10が修理された後)であって2回目以降の通信であることである。
マイコン19bは、ステップS122において、記憶部19jに書き込まれた通信先情報例えば接続装置の種類を読み出す。マイコン19bは、ステップS124において、通信が正常であるか(通信が正常に実施できるか)否かを判定する。具体的には、マイコン19bは、読み出した接続装置の種類に対応した通信データ形式と2回目以降の通信データの形式とが一致しているか否かを判定することにより、通信が正常であるか(通信が正常に実施できるか)否かを判定する。
通信が正常である場合には、マイコン19bは、ステップS124にて「YES」と判定し、ステップS118と同様に、接続装置との間での通信の開始(継続)を許可する(ステップS126)。
このように、マイコン19bは、接続装置との間で2回目以降に通信が実施された際、接続装置種類書込部(ステップS116)によって記憶部19jに書き込まれた接続装置の種類を読み出して(ステップS122)、読み出した接続装置の種類に対応した通信データ形式と2回目以降の通信データの形式とが一致している場合には(ステップS124にて「YES」)、接続装置との間での通信の開始を許可する(ステップS126)(許可部)。
一方、通信が正常でない場合には、マイコン19bは、ステップS124にて「NO」と判定し、プログラムをステップS128以降に進める。すなわち、マイコン19bは、接続装置との間で2回目以降に通信が実施された際、接続装置種類書込部(ステップS116)によって記憶部19jに書き込まれた接続装置の種類を読み出して(ステップS122)、読み出した接続装置の種類に対応した通信データ形式と2回目以降の通信データの形式とが一致していない場合には(ステップS124にて「NO」)、読み出した接続装置の種類を除いた他の種類の他の装置に対応した通信データ形式と、2回目以降の通信データの形式とを比較することで、接続されている他の装置である接続装置がいずれの種類の他の装置であるかを再判別する(ステップS128)(再判別部)。
ステップS128にて「YES」と判定された場合、マイコン19bは、ステップS130において、通信先がいずれかの製造メーカーの製品である旨を記憶部19jに書き込む(接続装置種類書込部)。一方、ステップS128にて「NO」と判定された場合、マイコン19bは、プログラムをステップS132に進める。ステップS132においては、マイコン19bは、通信不能である旨のエラーを報知する。
このように、接続装置が再判別された場合、マイコン19bは、再判別された接続装置がいずれの製造メーカーのものであるか記憶部19jに書き込み(ステップS130)、その後、接続装置との間での通信の開始を許可する(ステップS126)。一方、接続装置が判別されなかった(判別不能であった)場合、マイコン19bは、通信不能である旨のエラーを報知する(ステップS132)。
また、発電装置用リモコン25は、図示しないが、第1制御装置19と同様に、通信回路を備えている。この通信回路は、第2送受信回路19dと同様に、第1PLC信号を送受信する回路であり、BPF、通信ICなどを備えている。
また、第2制御装置42は、図3に示すように、通信回路42aおよびリモコン用DC電源42bを備えている。通信回路42aは、第2送受信回路19dと送受信可能な通信回路である。リモコン用DC電源42bは、給湯器用リモコン45にDC電源を供給する。
また、給湯器用リモコン45も、発電装置用リモコン25と同様に、通信回路を備えており、第2PLC信号を送受信する。
また、第2制御装置142(給湯システム140)は、図3に示すように、通信回路142a少なくとも備えている。通信回路42aは、第3送受信回路19eと送受信可能な通信回路である。
上述した説明から明らかなように、本実施形態に係るコジェネレーション装置10は、発電装置11が系統電源30に連系され、発電装置11の発電に伴って発生する排熱を回収するとともに、互いに連携可能な複数種類の他の装置(給湯システム40、給湯システム140)と互いに通信可能であるコジェネレーション装置である。コジェネレーション装置10は、給湯システム40、給湯システム140と電気的に接続される接続部(接続端子19a)を備え、コジェネレーション装置10を制御する第1制御装置19は、複数種類の給湯システム40、給湯システム140のうち何れかの他の装置が接続端子19aに通信可能に接続された後であって、接続されている他の装置である接続装置と最初に通信が実施された際に、取得した通信データから接続装置がいずれの種類の他の装置であるかを判別する判別部(ステップS108−114)と、判別部によって判別された接続装置の種類を記憶部に書き込む接続装置種類書込部(ステップS116)と、接続装置との間で2回目以降に通信が実施された際、接続装置種類書込部によって記憶部に書き込まれた接続装置の種類を読み出して、読み出した接続装置の種類に対応した通信データ形式との間で2回目以降の通信データの形式とが一致している場合には(ステップS122,124(YES判定))、接続装置との間での通信の開始を許可する許可部(ステップS126)と、を備えている。
これによれば、給湯システム40、給湯システム140との間の最初の通信が実施された際に、コジェネレーション装置10と接続されている給湯システム40、給湯システム140の種類を識別し記憶する(判別部・接続装置種類書込部)。そして、2回目以降の通信が実施された際には、最初の通信で識別・記憶された結果を利用して通信の許可を行うことができる(許可部)。その結果、コジェネレーション装置10は、接続されている相手である給湯システム40、給湯システム140の種類をできるだけ短時間にて識別し、確実に通信することができる。
また、本実施形態では、接続装置との間で2回目以降に通信が実施された際、接続装置種類書込部によって記憶部に書き込まれた接続装置の種類を読み出して、読み出した接続装置の種類に対応した通信データ形式と2回目以降の通信データの形式とが一致していない場合には(ステップS122,124(NO判定))、読み出した接続装置の種類を除いた他の種類の他の装置に対応した通信データ形式と、2回目以降の通信データの形式とを比較することで、接続されている他の装置である接続装置がいずれの種類の他の装置であるかを再判別する再判別部(ステップS128)を、備えている。
これによれば、接続装置が取り換えられた場合、接続装置がいずれの種類の他の装置であるかの判別をする(再判別)際に、比較的短時間にて判別をすることができる。
また、本実施形態では、接続端子19aは、一つだけ設けられ、かつ、複数種類の給湯システム40、給湯システム140(他の装置)が接続可能であり、判別部は、一つの接続端子19aと電気的に接続されており、かつ、接続端子19aに接続されている複数種類の給湯システム40、給湯システム140から通信データを取得する。
これによれば、他の装置毎に専用の接続部(接続端子)がある場合に比べて、接続端子19aは1つだけであるので、誤配線を確実に防止することができる。
さらに、他の実施形態について図5を参照して説明する。上述した実施形態とは、接続部(接続端子19a1〜19a4)が、複数設けられている点、各送受信回路にLPFと電源回路が設けられている点(通信ICの電源電圧をPLC通信にて供給する点)で異なる。なお、第1送受信回路19cに関する回路は上述した実施形態と同じであるため図示省略した。
具体的には、接続端子は、接続端子19a1〜19a4の4つが設けられている。これら接続端子19a1〜19a4は、接続装置毎に専用に設けられた接続端子である。第2送受信回路19dは、第2通信IC19d2の電源供給用に第2LPF19d4および電源回路19d3が設けられている。第2送受信回路19dと接続端子19a1との間には、ダイオードブリッジ回路19hと同様なダイオードブリッジ回路19h1が設けられている。
第3送受信回路19eは、第2送受信回路19dと同様に、第3通信IC19e2の電源供給用に第3LPF19e4および電源回路19e3が設けられている。第3送受信回路19eと接続端子19a2との間には、ダイオードブリッジ回路19hと同様なダイオードブリッジ回路19h2が設けられている。
第4送受信回路19fは、第2送受信回路19dと同様に、第4通信IC19f2の電源供給用に第4LPF19f4および電源回路19f3が設けられている。第4送受信回路19fと接続端子19a3との間には、ダイオードブリッジ回路19hと同様なダイオードブリッジ回路19h3が設けられている。
第5送受信回路19gは、第2送受信回路19dと同様に、第5通信IC19g2の電源供給用に第5LPF19g4および電源回路19g3が設けられている。第5送受信回路19gと接続端子19a4との間には、ダイオードブリッジ回路19hと同様なダイオードブリッジ回路19h4が設けられている。
このように構成された他の実施形態においても、上述した実施形態と同様に、給湯システム40、給湯システム140との間の最初の通信が実施された際に、コジェネレーション装置10と接続されている給湯システム40、給湯システム140の種類を識別し記憶する(判別部・接続装置種類書込部)。そして、2回目以降の通信が実施された際には、最初の通信で識別・記憶された結果を利用して通信の許可を行うことができる(許可部)。その結果、コジェネレーション装置10は、接続されている相手である給湯システム40、給湯システム140の種類をできるだけ短時間にて識別し、確実に通信することができる。
また、本実施形態では、接続装置との間で2回目以降に通信が実施された際、接続装置種類書込部によって記憶部に書き込まれた接続装置の種類を読み出して、読み出した接続装置の種類に対応した通信データ形式と2回目以降の通信データの形式とが一致していない場合には(ステップS122,124(NO判定))、読み出した接続装置の種類を除いた他の種類の他の装置に対応した通信データ形式と、2回目以降の通信データの形式とを比較することで、接続されている他の装置である接続装置がいずれの種類の他の装置であるかを再判別する再判別部(ステップS128)を、備えている。
これによれば、接続装置が取り換えられた場合、接続装置がいずれの種類の他の装置であるかの判別をする(再判別)際に、比較的短時間にて判別をすることができる。
なお、上述した実施形態における燃料電池11a1は固体酸化物燃料電池であったが、本発明を高分子電解質形燃料電池に適用するようにしても良い。
また、上述した実施形態においては、発電器11aは、天然ガス、LPG、灯油、ガソリン、メタノール等の燃料を用いて発電する燃料電池発電器の代わりに、エンジン発電器等が含まれる。
また、上述した実施形態では、コジェネレーション装置10と互いに連携可能であり互いに通信可能である他の装置として、給湯システム40を採用したが、給湯システム40に限定されない。
また、上述した接続部は、接続端子であったが、これに限られず接続コネクタでもよい。
10…発電ユニット(コジェネレーション装置)、11…発電装置、11a…発電器、11a1…燃料電池、11b…電力変換装置、11b1…センサ、14…電線、14c…開閉器、15…電気負荷、19…発電装置制御装置(第1制御装置)、19a…接続端子(接続部)、19b…マイコン(判別部、接続装置種類書込部、許可部、再判別部)、19c…第1送受信回路、19d…第2送受信回路、19e…第3送受信回路、19f…第4送受信回路、19g…第5送受信回路、19h…ダイオードブリッジ回路、19j…記憶部、19k…切替装置、30…系統電源、40,140…給湯システム(他の装置、接続装置)、42…給湯器制御装置(第2制御装置)、45…給湯器用リモコン。

Claims (3)

  1. 発電装置が系統電源に連系され、前記発電装置の発電に伴って発生する排熱を回収するとともに、互いに連携可能な複数種類の他の装置と互いに通信可能であるコジェネレーション装置であって、
    前記コジェネレーション装置は、
    前記他の装置と電気的に接続される接続部を備え、
    前記コジェネレーション装置を制御する制御装置は、
    前記複数種類の他の装置のうち何れかの他の装置が前記接続部に通信可能に接続された後であって、接続されている前記他の装置である接続装置と最初に通信が実施された際に、取得した通信データから前記接続装置がいずれの種類の他の装置であるかを判別する判別部と、
    前記判別部によって判別された前記接続装置の種類を記憶部に書き込む接続装置種類書込部と、
    前記接続装置との間で2回目以降に通信が実施された際、前記接続装置種類書込部によって前記記憶部に書き込まれた前記接続装置の種類を読み出して、読み出した前記接続装置の種類に対応した通信データ形式と前記2回目以降の通信データの形式とが一致している場合には、前記接続装置との間での通信の開始を許可する許可部と、
    を備えているコジェネレーション装置。
  2. 前記接続装置との間で前記2回目以降に通信が実施された際、前記接続装置種類書込部によって前記記憶部に書き込まれた前記接続装置の種類を読み出して、読み出した前記接続装置の種類に対応した通信データ形式と前記2回目以降の通信データの形式とが一致していない場合には、前記読み出した接続装置の種類を除いた他の種類の他の装置に対応した通信データ形式と、前記2回目以降の通信データの形式とを比較することで、接続されている前記他の装置である接続装置がいずれの種類の他の装置であるかを再判別する再判別部を、備えている請求項1記載のコジェネレーション装置。
  3. 前記接続部は、一つだけ設けられ、かつ、前記複数種類の他の装置が接続可能であり、
    前記判別部は、一つの前記接続部と電気的に接続されており、かつ、前記接続部に接続されている前記複数種類の他の装置から通信データを取得する請求項1または請求項2記載のコジェネレーション装置。
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