JPH11150871A - コージェネレーション装置及び切替器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電機の負荷率を高めたコージェネレーショ
ン装置を提供する。 【解決手段】 負荷装置群を発電機と商用電力に自在に
切り替える切替器（Ｍ１、・、Ｓ１、・）を負荷装置群
（Ｌ１、・Ｌ９）毎に設けて、各負荷装置群の負荷状態
を監視する集中制御ユニット（３）で各切替器を制御
し、負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、上
位レベルに属する負荷装置群から順に目標負荷値を越え
ない範囲で目標負荷値により近くなるように実負荷を積
算し、発電機に接続すべき負荷装置群を仮特定し、現実
にその時に前記発電機に接続され運転されている負荷装
置群の運転状態を考慮して、予め定めたルールに従って
発電機の負荷とする負荷装置群を特定し切替器で必要な
切替を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷装置群を発電
機と商用電力に自在に切り替える切替器を負荷装置群毎
に設けて、発電機の負荷率を高めエネルギー効率を高め
たコージェネレーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】商用電力に系統連系していない小規模の
コージェネレーションシステムにおいては、発電機は接
続されている電力負荷に応じた出力を発生するように運
転されるため、電力負荷が減少した場合には必然的にコ
ージェネレーション装置の発電機の出力は低下せざるを
得ず、装置の熱出力も低下してしまい、結果として必要
な熱出力を供給できなくなるという問題がある。

【０００３】また熱負荷を維持しようとすると、過剰の
電力を水負荷等で消費しなければならずエネルギー効率
の悪い運転をしなければならない問題がある。その対策
として、コージェネレーション装置の発電機の出力電力
が余る場合、商用電源に接続されている負荷を順次コー
ジェネレーション装置の発電機側へ切り替えるシステム
が最近開発されている。

【０００４】図５は従来のこの種のシステムの一例を示
したもので、負荷Ｌｌを発電機１に接続すると共に、負
荷（Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を切替器（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）
を介して、それぞれ発電機１及び商用電源２に切り替え
自在に接続し、負荷Ｌ１の使用電力を監視する制御ユニ
ット３により各切替器（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を制御し
て、発電機１に接続されている全ての負荷の使用電力が
設定値よりも減少した場合は、負荷を順次商用電源２か
ら発電機１に切り替えるようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の従来構成
においては、切替器（Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３）として機械的
接点を有するリレーを使用している上に、一時的にも商
用電源２と発電機１とを並列運転（系統連系）すること
が許されない場合、切替時には電力供給が瞬断（例えば
数十ｍＳｅｃ）される。従って、瞬断が許されない負荷
や突入電流の大きな負荷は、切替用の負荷としては使用
できないという欠点があった。

【０００６】また上記構成では、商用側から発電機側へ
切り替え投入される負荷の実際の使用電力は監視してい
ないので、例えば、定格が３ｋｗの負荷Ｌ２を商用電源
から発電機側に切り替えるには、負荷Ｌ２が実負荷２ｋ
ｗで運転されている場合でも発電機側に３ｋｗ以上の余
裕が必要であり、その余裕がない場合は負荷Ｌ２を商用
電源から発電機側に切り替えることはできなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決するため鋭意研究し下記の発明を完成した。理解を
容易にするため構成要素に〜の番号及び図１〜３及
び表１に付した番号を付して説明するが、本発明はこれ
らの番号に拘束されるものではない。

【０００８】請求項１の発明（以下、発明１という）は
レベル優先の制御をするものである。発明１ 電力負荷
装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分
別して、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ
２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介
して前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発
電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、発電
機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負
荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値
未満に下限値を定めておき、前記発電機（１）に優先的
に接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記
分類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、前
記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット
（３）で前記各切替器を制御し、前記発電機（１）又は
前記商用電源（２）のいずれかに接続され運転している
前記負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、前
記分類で最上位レベルに属する負荷装置群から、順に前
記目標負荷値を越えない範囲で前記目標負荷値により近
くなるように実負荷を積算し、その分類レベルの負荷装
置群の実負荷を全部積算しても目標負荷値に満たない場
合は順次その直下のレベルの負荷を順次積算することに
よって前記発電機（１）に接続すべき負荷装置群を仮特
定し、仮特定した負荷装置群、それらの分類レベル
及び現実にその時に前記発電機（１）に接続され運転
されている負荷装置群の運転状態を、予め定めたルール
に適用して定まる負荷装置群を前記発電機（１）の負荷
とするように前記切替器で必要な切替を行うことを特徴
とするコージェネレーション装置。

【０００９】請求項２の発明（以下、発明２という）は
発明１でルールを特定したものである。発明２ 仮特定
した負荷装置群及びそれらの分類レベルに、現実に前記
発電機（１）に接続され運転されている負荷装置群を照
らして、 前記発電機（１）の負荷から切り替わるべきとなる
負荷装置群（以下、切替対象候補負荷装置群という）の
レベルが、その代替となる前記商用電源（２）に接続さ
れている負荷装置群（以下、代替負荷装置群という）の
レベルと同じ場合、負荷装置群の切替は前記発電機
（１）の実負荷の合計が下限値未満か、上限値を越える
場合のみ行い、下限値以上で上限値以下の場合は行わな
い、 切替対象候補負荷装置群のレベルよりその代替負荷
装置群のレベルが下位の場合、負荷装置群の切替は行わ
ない、 現実の負荷の合計が上限値を超えている場合におい
て、切替対象候補負荷装置群に対する代替負荷装置群が
存在しないか、又は後者のレベルが下位の場合は、切り
離し後の前記発電機（１）の実負荷の合計がより目標負
荷値に近づくように負荷装置群を選択し前記発電機
（１）から商用電源に切り替える、ことをルールとする
発明１記載のコージェネレーション装置。

【００１０】請求項３の発明（以下、発明３という）は
発明１同様レベル優先で負荷装置群を特定するが、現に
発電機に接続して運転している負荷装置群のレベルを考
慮をすることなく切り替える点が発明１と違う。発明３
電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・
Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装置群毎に切替器
（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各
切替器を介して前記各負荷装置群をコージェネレーショ
ン装置の発電機（１）と商用電源（２）に切替自在に接
続し、発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、
前記目標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記
目標負荷値未満に下限値を定めておき、前記発電機
（１）に優先的に接続しておきたい順に分類を定義し、
定義された前記分類のいずれかに前記各負荷装置群を分
類しておき、前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集
中制御ユニット（３）で前記各切替器を制御し、前記発
電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに接続さ
れ運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的にサン
プリングし、前記分類で最上位レベルに属する負荷装置
群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前記目標
負荷値により近くなるように実負荷を積算し、そのレベ
ルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負荷値に
満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順次積算
することによって前記発電機（１）に接続すべき負荷装
置群を特定し、前記発電機（１）に接続し運転する負荷
装置群が前記の特定された負荷装置群になるよう必要な
切替を行うことを特徴とするコージェネレーション装
置。

【００１１】請求項４の発明（以下、発明４という）は
前記発電機（１）に接続して運転されている負荷装置群
の実負荷の合計値を目標負荷値に維持するに際し、積み
上げ的に発電機に接続し運転すべき負荷装置群を特定し
ない点が発明１及び３と違う。発明４ 電力負荷装置を
複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別し
て、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、
・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して
前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機
（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、発電機
（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷
値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未
満に下限値を定めておき、前記発電機（１）に優先的に
接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分
類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、前記
各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット
（３）で前記各切替器を制御し、前記発電機（１）に接
続され運転している全ての負荷装置群の現実の負荷の合
計が前記下限値より小さい場合には、前記の現実の負荷
の合計が前記目標負荷値以下で且つできるだけ大きな値
になるよう、前記商用電源（２）に接続され運転してい
る負荷装置群から前記分類でレベルが上位のものから順
に選択し前記切替器で前記商用電源（２）から前記発電
機（１）に切り替え、前記の選択ができない場合は切り
替えは行わず、前記発電機（１）に接続され運転してい
る全ての負荷装置群の現実の負荷の合計が前記上限値よ
り大きい場合には、前記の現実の負荷の合計が前記目標
負荷値以下で且つできるだけ大きな値になるよう、前記
発電機（１）に接続され運転している負荷装置群をレベ
ルの下位のものから順に選択し前記切替器で前記発電機
（１）から前記商用電源（２）に切り替えることを特徴
とするコージェネレーション装置。

【００１２】請求項５の発明（以下、発明５という）は
レベルの概念がない制御である。発明５ 電力負荷装置
を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別し
て、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、
・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して
前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機
（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、発電機
（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷
値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未
満に下限値を定めておき、前記各負荷装置群の負荷状態
を監視する集中制御ユニット（３）で前記各切替器を制
御し、前記発電機（１）に接続され運転している全ての
負荷装置群の現実の負荷の合計が前記下限値より小さい
場合には、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以
下で且つできるだけ大きな値になるよう、前記商用電源
（２）に接続され運転している負荷装置群から負荷装置
群を選択し前記切替器で前記商用電源（２）から前記発
電機（１）に切り替える若しくは前記発電機（１）に接
続し運転している負荷装置群と入れ替える切替を行う、
前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装
置群の現実の負荷の合計が前記上限値より大きい場合に
は、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且
つできるだけ大きな値になるよう、前記発電機（１）に
接続され運転している負荷装置群から負荷装置群を選択
し前記切替器で前記発電機（１）から前記商用電源
（２）に切り替える若しくは前記商用電源（２）に接続
し運転している負荷装置群と入れ替える切替を行うこと
を特徴とするコージェネレーション装置。

【００１３】請求項６の発明（以下、発明６という）は
発明１〜５で瞬断が許されない負荷装置群の切替器に高
速切替器を使用する限定をしたものである。発明６ 少
なくとも供給電力の瞬断が許容されない負荷装置群の切
替器には機械式接点を有する切替器に半導体スイッチを
並列接続した高速切替器を用いたことを特徴とする請求
項１、２、３、４又は５記載のコージェネレーション装
置。

【００１４】請求項７の発明（以下、発明７という）は
発明１に関する切替装置である。発明７ 電力負荷装置
を複数の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別し
て、分別された各負荷装置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、
・・Ｓ１、Ｓ２、・・）を設け、前記各切替器を介して
前記各負荷装置群をコージェネレーション装置の発電機
（１）と商用電源（２）に切替自在に接続し、発電機
（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目標負荷
値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負荷値未
満に下限値を定めておき、前記発電機（１）に優先的に
接続しておきたい順に分類を定義し、定義された前記分
類のいずれかに前記各負荷装置群を分類しておき、前記
各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニット
（３）で前記各切替器を制御し、前記発電機（１）又は
前記商用電源（２）のいずれかに接続され運転している
前記負荷装置群の実負荷を周期的にサンプリングし、前
記分類で最上位レベルに属する負荷装置群から、順に前
記目標負荷値を越えない範囲で前記目標負荷値により近
くなるように実負荷を積算し、そのレベルの負荷装置群
の実負荷を全部積算しても目標負荷値に満たない場合は
順次その直下のレベルの負荷を順次積算することによっ
て前記発電機（１）に接続すべき負荷装置群を仮特定
し、仮特定した負荷装置群、それらのレベル及び
現実にその時に前記発電機（１）に接続され運転されて
いる負荷装置群の運転状態を、予め定めたルールに適用
して定まる負荷装置群を前記発電機（１）の負荷とする
ように前記切替器で必要な切替を行うことを特徴とする
コージェネレーション装置用の電力切替器。

【００１５】請求項８の発明（以下、発明８という）は
発明７の切替器が使用するルールで発明２に対応する。
発明８ 仮特定した負荷装置群及びそれらのレベルに、
現実に前記発電機（１）に接続され運転されている負荷
装置群を照らして、 前記発電機（１）の負荷から切り替わるべきとなる
負荷装置群（以下、切替対象候補負荷装置群という）の
レベルが、その代替となる前記商用電源（２）に接続さ
れている負荷装置群（以下、代替負荷装置群という）の
レベルと同じ場合、負荷装置群の切替は前記発電機
（１）の実負荷の合計が下限値未満か、上限値を越える
場合のみ行い、下限値以上で上限値以下の場合は行わな
い、 切替対象候補負荷装置群のレベルよりその代替負荷
装置群のレベルが下位の場合、負荷装置群の切替は行わ
ない、 現実の負荷の合計が上限値を超えている場合におい
て、切替対象候補負荷装置群に対する代替負荷装置群が
存在しないか、又は後者のレベルが下位の場合は、切り
離し後の前記発電機（１）の実負荷の合計がより目標負
荷値に近づくように負荷装置群を選択し前記発電機
（１）から商用電源に切り替える、ことをルールとする
発明７記載のコージェネレーション装置用の電力切替
器。

【００１６】発明１について更に説明する。コージェネ
レーション装置の原動機（エンジン、タービン等）によ
って駆動され発電する発電機の出力電源を簡単のため本
明細書では単に発電機という。本明細書では発電機は商
用電源に対立する用語である。電力負荷装置とはモータ
ー、加熱炉、照明、換気ファン、空調室外機等の電力を
使用する設備をいう。負荷装置群とは幾つかの電力負荷
装置をその定格電力、起動停止、電力負荷パターン、起
動電流等を考慮して群としてその性質が把握できるよう
にまとめたものであってもよいし、１以上の電力負荷装
置を１つのブレーカのもとにまとめ、そのようなブレー
カを複数（通常３以上）含む配電盤がある既設設備にお
いてはブレーカ単位でそれを１つの負荷装置群として扱
ってもよい。既設設備の場合、後者の方法で負荷装置群
を定義するとエンジニアリング工数が節約できコージェ
ネレーション装置をより安価に提供できる。このように
簡易に負荷装置群を定義しても通常は１つのブレーカに
は性質の似た負荷が集められているためその負荷装置群
は特徴的な性格が見られ後述の分類（レベル）が可能で
ある。このように電力負荷装置はいずれかの負荷装置群
に属する。分類は負荷装置群の性格（負荷装置群の数、
負荷装置群の最小定格、発停頻度、負荷の変動、起動電
流等）を考慮して定める。より長く発電機に接続してお
きたい負荷装置群から順に例えば、レベル０、１、２、
３、・・と分類する。レベル名は任意でＡ、Ｂ、Ｃ・・
としてもよい。

【００１７】本発明においては負荷装置群は複数あれば
よくその数は特に限定されず、例えば３個でも３０個で
もよい。本発明では負荷装置群は３以上の場合により効
果がある。既築顧客に対しては、既設の配電盤に集めら
れた配線をそのまま活用すると便利なため、負荷装置群
は１０〜４０個、好ましくは２０〜３０個にすると便利
である。また、きめ細かに切替器を制御し、発電機を高
負荷率で運転することを意図する場合は、負荷装置群は
少なくとも１０個以上あることが好ましい。発電機の定
格出力を基準に言えば、負荷装置群の定格値は発電機の
定格値の２０％程度、好ましくは１０％程度、より好ま
しくは５％程度であることが好ましい。負荷装置群の大
きさを細かくした方が、不感帯（下限値と上限値の間を
いう）内に納めやすい。

【００１８】発電機はその負荷をできるだけある目標値
に近づけるように運転する。その目標値を目標負荷値と
いう。目標負荷値は負荷装置群全体の性格（負荷装置群
の数、負荷装置群の最小定格、発停頻度、負荷の変動
等）を考慮して、発電機の定格値を基準に定められる。
例えば定格値の８０％、８５％、９０％、９５％等に設
定される。発電機には慣性があるため一時的には定格を
越えても耐え得るから限界的運転をする場合は目標負荷
値は定格値に近い値（例．９７％）とすることも可能で
ある。

【００１９】上限値及び下限値は負荷装置群全体の性格
（負荷装置群の数、負荷装置群の最小定格、発停頻度、
負荷の変動等）、目標負荷値、発電機の定格値を考慮し
て定められる。例えば、上限値は目標負荷値より目標負
荷値の３％、５％、１０％、１５％、２０％程度大きく
し、下限値は目標負荷値より目標負荷値の３％、５％、
１０％、１５％、２０％程度小さくする。もちろん、例
えば、±５ｋｗのように制御の中心値（目標負荷値）を
基準にプラスを上限値、マイナスを下限値として規定し
てもよい。

【００２０】発明２について更に説明する。このルール
によると、例えば、発電機の定格値が９０ｋｗ、上限値
８０ｋｗ、目標値７０ｋｗ、下限値６０ｋｗで、負荷レ
ベルは負荷装置群Ａが０、Ｂが１、Ｃが１、Ｄが２とす
る。実負荷が負荷装置群Ａは３５ｋｗ、Ｂは３０ｋｗ、
Ｃは１０ｋｗ、Ｄは５ｋｗで運転され、Ａ及びＢは発電
機に、Ｃ及びＤは商用電力に接続され、発電機は負荷が
Ａ＋Ｂ＝３５＋３０＝６５ｋｗで運転されているとす
る。サンプリングが０．３秒で間隔で行われており、一
定時間後にＡ＋Ｂ＝３５＋１５＝５０ｋｗ（下限値未
満）になり、Ａ＋ＣならＡ＋Ｃ＝３５＋３５＝７０ｋｗ
になったとする。この場合、仮特定される負荷装置群は
Ａ、Ｃになり、Ａ＋Ｃ＝７０ｋｗになる。Ａ＋ＢからＡ
＋Ｃに切り替える方がより目標負荷値７０ｋｗに近づく
し、ＢとＣが同レベルであるため発電機の負荷の切替を
行う。

【００２１】計測時にＡ＋Ｂ＝４０＋４０＝８０ｋｗ
（上限値）になり、Ａ＋ＣならＡ＋Ｃ＝４０＋２５＝６
５ｋｗになったとする。この場合、仮特定される負荷装
置群はＡ、Ｃになり、Ａ＋Ｃ＝６５ｋｗになる。Ａ＋Ｂ
からＡ＋Ｃに切り替える方がより目標負荷値７０ｋｗに
近づくがこの場合は発電機の負荷の切替は行わない。Ｂ
とＣが同レベルであるためである。

【００２２】計測時にＡ＋Ｂ＝４５＋４０＝８５ｋｗ
（上限値越え）になったとする。この場合、Ａ＋Ｃ＝４
５＋２０＝６５ｋｗならば、仮特定される負荷装置群は
Ａ、Ｃになる。ＢとＣは同レベルのため発電機の負荷は
Ａ＋Ｂ＝４５＋４０＝８５ｋｗからＡ＋Ｃ＝４５＋２０
＝６５ｋｗに切り替わる。もし、ＣのレベルがＢのレベ
ル１より下位の２であればＣへは切り替わらずＢが商用
電力に切り替わり発電機の負荷はＡ＝４５（下限値未
満）になる。

【００２３】発明６について更に説明する。発明６は、
高価な高速切替器を全ての負荷装置群に使用するのでは
なく、少なくとも供給電力の瞬断が許容されない負荷装
置群（Ｌ４、Ｌ５、…、Ｌ９）に高価であるが高速に切
り替えることができる高速切替器（Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ
６）を割り当てることによって、切替器全体に要するコ
ストを安くしたものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示した
もので、小規模コージェネレーションシステム（例えば
発電能力１５ｋｗ）の発電機１に接続する負荷は適当な
数（例えば２０〜３０）の負荷装置群からなり、各負荷
装置群（ここではＬ１、Ｌ２、…、Ｌ９とする）に含ま
れている機器の発停の頻度や突入電流の有無等に応じて
いくつかの優先順位（レベル０〜３）に分類し、負荷装
置群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は低速切替器（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ
３）を介して、負荷装置群Ｌ４、Ｌ５、…、Ｌ９は高速
切替器（Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ６）を介してそれぞれ発電
機１及び商用電源２に切り替え自在に接続する。

【００２５】図２は本発明に使用する低速切替器の一例
を示したもので、制御回路４は負荷装置群の実負荷を検
出して集中制御ユニット３へ送り、集中制御ユニット３
からの制御信号を受けて機械的接点５を開閉制御する。
この接点５の応答は遅く、約１０ｍＳｅｃの瞬断時間が
ある。

【００２６】また図３は本発明に使用する高速切替器を
示したもので、制御回路４の動作は低速切替器と同様で
あるが、機械的接点５と並列に半導体スイッチ６が接続
されており、機械的接点５が応答するまでの間、半導体
スイッチ６にバイパスされるので、応答時間は８μＳｅ
ｃ程度であり、瞬断による影響を機器にほとんど与えな
い。図３の機械的接点５は中間点があるタイプでもよ
い。

【００２７】低速切替器と高速切替器に使い分け例を説
明する。供給電力の瞬断が許容される電力負荷装置及び
コージェネレーション装置の発電機を起動してから起動
し起動後は連続的に運転し特別な場合以外は商用電力に
切り替えない電力負荷装置を負荷とする負荷装置群（Ｌ
１、Ｌ２、Ｌ３）には機械式接点を有する安価な低速切
替器（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）を割り当て、その他の負荷装
置群（Ｌ４、Ｌ５、…、Ｌ９）には機械式リレー接点に
半導体スイッチを並列接続した高価であるが高速に切り
替えることができる高速切替器（Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ
６）を割り当てることによって、切替器に要するコスト
を安くしたものである。

【００２８】低速切替器が適用できる負荷装置として
は、換気ファン、扇風機、複雑な制御を伴わず瞬断
しても他に影響を及ぼさないポンプ類、乾燥機等、街
灯が例示できる。

【００２９】高速切替器が必要な負荷装置としては、
パソコン等の電子機器、ショウウインドウの照明、オ
フィスの照明、瞬断するとその装置又は他の装置に影
響を及ぼす機器が例示できる。

【００３０】集中制御ユニット３は、これら全て（Ｌ
１、Ｌ２、…、Ｌ９）の負荷装置群毎の使用電力を負荷
装置群毎にサンプリングにより常時監視して、その制御
出力により各切替器を制御している。具体的には前記発
明１及び２で説明した通りである。

【００３１】表１は種々の負荷に優先順位を付して分類
したものであり、図４は本発明装置の動作をイメージ的
に示したもので、図４の中の数字は負荷の優先順位であ
る。

【００３２】

【表１】

【００３３】０は最高順位すなわちレベル０の負荷の使
用電力を示している。このレベル０は安定した負荷であ
る照明設備のうち発電機１の定格出力に見合った分であ
り、突入電流が小さくオンオフされる頻度も低いので、
発電機１にとって最も有利な負荷である。レベル０の負
荷装置群の定格値の合計は、発電機の定格値以上であっ
てもよいが、発電機の定格値以下に設計するのが実務的
である。

【００３４】発電機１の電力消費が低下した場合、それ
に合わてコージェネレーション装置の負荷を下げるとコ
ージェネレーション装置からの熱出力も低下してしま
う。しかし、熱エネルギーを必要とするユーザーは熱エ
ネルギーを確保するためコージェネレーション装置の負
荷を維持しなければならないが、負荷を維持すると電力
が余る。そこで負荷率を維持するために商用電源に接続
されている負荷を発電機側に切り替える。しかし、この
切り替えを行うと、コージェネ発電機の出力が小さい場
合、負荷の急激な変動や力率の低下によって悪影響を受
け易く、また変動の激しい負荷に対しては頻繁に切り替
えを行わなければならないので、スイッチ類が消耗する
上に動作の不安定の原因になるおそれがある。そこで、
できるだけ品質の良い負荷を発電機の負荷とするため
に、発明１及び２ではあらかじめ負荷に優先順位（レベ
ル）を付け、これによって変動の少ない負荷装置群を優
先的に発電機側に投入し、変動の大きい負荷装置群を優
先的に切り離すようにしたものである。

【００３５】いま図４において、発電機の定格出力は１
５ｋｗである。図中Ａは、発電機１に直接接続されるか
若しくは低速切替器（Ｍｌ、Ｍ２、Ｍ３）を介して接続
されているレベル０の負荷装置群（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）
が、ほぼ１００％の利用率で使用されている状態を示し
ている。

【００３６】レベル０の負荷の使用電力が減少して、発
電機の負荷の余裕が負荷装置群（Ｌ４、Ｌ５、…、Ｌ
９）のいずれかの実使用電力以上になると、その負荷装
置群が発電機側へ切り替えられ得る。このとき該当する
負荷が２個以上ある場合には、高順位のものが優先的に
切り替えられ得る。”・・られ得る”と書いたのは、上
記条件を満たしても設定したルールにより切り替えない
ことがあるためである。図中ＢあるいはＣはこのような
状態を示している。なおハンチングを防止するために、
次の投入は前回の切り替え動作から少なくとも一定時間
△Ｔ（例えば５秒）経過後に行うようにすることが好ま
しい。

【００３７】また使用電力が一定値以下の負荷装置群は
切り替え対象から除外するルールを設定してもよい。通
常は優先順位の高い負荷から順に投入されることになる
が、高順位に適当な実使用電力の負荷装置群が見当たら
ない場合には、低順位の負荷装置群を先に投入するよう
にルールを決めてもよい。

【００３８】一方、発電機１側の全使用電力が発電機の
定格値をオーバーした場合には、△Ｔ＝０で、即時に負
荷の切り離し、すなわち商用電源２側への切り替えが行
われる。このときは、必ず優先順位の低い負荷が先に切
り離される。各負荷装置群の電力負荷のサンプリングは
間隔をおいて（例．０．３秒）行うので、ミクロ的には
即時切り替えではないが、発電機は短時間であれば定格
値オーバーに耐えうるので即時切り替えと称呼してもよ
い。

【００３９】

【発明の効果】本発明によると、全ての負荷装置群の現
実の負荷を監視しながら切り替えるため、発電機側の負
荷の余裕に見合った適当な実使用電力の負荷装置群を探
して補充することができ、従来例に比して発電機の電力
負荷率を高めることが可能であり、遥かに効率よくコー
ジェネレーション装置から発生する電力を利用できる。
また切り替え用の負荷装置群に優先順位を付し、高順位
の負荷を優先的に発電機に接続するようにすれば、安定
な負荷から順に取り入れ、変動の大きい負荷から順に切
り離すことができ、従って常に安定な動作を確保できる
上に、切り替えの頻度を少なくしてスイッチ類の負担を
軽くすることができる。また、切替時の瞬断の許容度に
より使用する切替器を安価な低速切替器と高価な高速切
替器を使い分けるため切替器のコストを安くすることが
できると共に、瞬断対策コストを節減できる。本発明は
切替器を効果的に使うため、コージェネレーション設備
のうち、発電機と商用電力に切替自在に接続される負
荷装置群が多数あるもの、系統連系運転をしないも
の、熱供給重視のもの、出力１００ｋｗ以下、特に
１０ｋｗ未満の小型のもの（発電盤に集合された配線を
活用できる）に特に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路図である。

【図２】同上に用いる低速切替器の回路図である。

【図３】同上に用いる高速切替器の回路図である。

【図４】同上の動作を説明するタイムチャートである。

【図５】従来例のタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ 商用電源 ３ 集中制御ユニット Ｌ１、Ｌ２、・・・Ｌ６ 負荷装置群（図中では単に負
荷と表記） Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３・・・ 低速切替器 Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓ６ 高速切替器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ
   １、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装
   置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）
   を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコー
   ジェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）
   に切替自在に接続し、 発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目
   標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負
   荷値未満に下限値を定めておき、 前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類
   を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷
   装置群を分類しておき、 前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニッ
   ト（３）で前記各切替器を制御し、 前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに
   接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的
   にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負
   荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前
   記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、そ
   の分類レベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目
   標負荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷
   を順次積算することによって前記発電機（１）に接続す
   べき負荷装置群を仮特定し、仮特定した負荷装置群、
   それらの分類レベル及び現実にその時に前記発電機
   （１）に接続され運転されている負荷装置群の運転状態
   を、予め定めたルールに適用して定まる負荷装置群を前
   記発電機（１）の負荷とするように前記切替器で必要な
   切替を行うことを特徴とするコージェネレーション装
   置。
2. 【請求項２】 仮特定した負荷装置群及びそれらの分類
   レベルに、現実に前記発電機（１）に接続され運転され
   ている負荷装置群を照らして、 前記発電機（１）の負荷から切り替わるべきとなる
   負荷装置群（以下、切替対象候補負荷装置群という）の
   レベルが、その代替となる前記商用電源（２）に接続さ
   れている負荷装置群（以下、代替負荷装置群という）の
   レベルと同じ場合、負荷装置群の切替は前記発電機
   （１）の実負荷の合計が下限値未満か、上限値を越える
   場合のみ行い、下限値以上で上限値以下の場合は行わな
   い、 切替対象候補負荷装置群のレベルよりその代替負荷
   装置群のレベルが下位の場合、負荷装置群の切替は行わ
   ない、 現実の負荷の合計が上限値を超えている場合におい
   て、切替対象候補負荷装置群に対する代替負荷装置群が
   存在しないか、又は後者のレベルが下位の場合は、切り
   離し後の前記発電機（１）の実負荷の合計がより目標負
   荷値に近づくように負荷装置群を選択し前記発電機
   （１）から商用電源に切り替える、ことをルールとする
   請求項１記載のコージェネレーション装置。
3. 【請求項３】 電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ
   １、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装
   置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）
   を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコー
   ジェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）
   に切替自在に接続し、 発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目
   標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負
   荷値未満に下限値を定めておき、 前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類
   を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷
   装置群を分類しておき、 前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニッ
   ト（３）で前記各切替器を制御し、 前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに
   接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的
   にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負
   荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前
   記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、そ
   のレベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負
   荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順
   次積算することによって前記発電機（１）に接続すべき
   負荷装置群を特定し、前記発電機（１）に接続し運転す
   る負荷装置群が前記の特定された負荷装置群になるよう
   必要な切替を行うことを特徴とするコージェネレーショ
   ン装置。
4. 【請求項４】 電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ
   １、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装
   置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）
   を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコー
   ジェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）
   に切替自在に接続し、 発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目
   標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負
   荷値未満に下限値を定めておき、 前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類
   を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷
   装置群を分類しておき、 前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニッ
   ト（３）で前記各切替器を制御し、 前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装
   置群の現実の負荷の合計が前記下限値より小さい場合に
   は、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且
   つできるだけ大きな値になるよう、前記商用電源（２）
   に接続され運転している負荷装置群から前記分類でレベ
   ルが上位のものから順に選択し前記切替器で前記商用電
   源（２）から前記発電機（１）に切り替え、前記の選択
   ができない場合は切り替えは行わず、 前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装
   置群の現実の負荷の合計が前記上限値より大きい場合に
   は、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且
   つできるだけ大きな値になるよう、前記発電機（１）に
   接続され運転している負荷装置群をレベルの下位のもの
   から順に選択し前記切替器で前記発電機（１）から前記
   商用電源（２）に切り替えることを特徴とするコージェ
   ネレーション装置。
5. 【請求項５】 電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ
   １、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装
   置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）
   を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコー
   ジェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）
   に切替自在に接続し、 発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目
   標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負
   荷値未満に下限値を定めておき、 前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニッ
   ト（３）で前記各切替器を制御し、 前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装
   置群の現実の負荷の合計が前記下限値より小さい場合に
   は、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且
   つできるだけ大きな値になるよう、前記商用電源（２）
   に接続され運転している負荷装置群から負荷装置群を選
   択し前記切替器で前記商用電源（２）から前記発電機
   （１）に切り替える若しくは前記発電機（１）に接続し
   運転している負荷装置群と入れ替える切替を行う、 前記発電機（１）に接続され運転している全ての負荷装
   置群の現実の負荷の合計が前記上限値より大きい場合に
   は、前記の現実の負荷の合計が前記目標負荷値以下で且
   つできるだけ大きな値になるよう、前記発電機（１）に
   接続され運転している負荷装置群から負荷装置群を選択
   し前記切替器で前記発電機（１）から前記商用電源
   （２）に切り替える若しくは前記商用電源（２）に接続
   し運転している負荷装置群と入れ替える切替を行うこと
   を特徴とするコージェネレーション装置。
6. 【請求項６】 少なくとも供給電力の瞬断が許容されな
   い負荷装置群の切替器には機械式接点を有する切替器に
   半導体スイッチを並列接続した高速切替器を用いたこと
   を特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のコージ
   ェネレーション装置。
7. 【請求項７】 電力負荷装置を複数の負荷装置群（Ｌ
   １、Ｌ２、・・Ｌ９）に分別して、分別された各負荷装
   置群毎に切替器（Ｍ１、Ｍ２、・・Ｓ１、Ｓ２、・・）
   を設け、前記各切替器を介して前記各負荷装置群をコー
   ジェネレーション装置の発電機（１）と商用電源（２）
   に切替自在に接続し、 発電機（１）の定格値未満に目標負荷値を定め、前記目
   標負荷値と前記定格値の間に上限値を定め、前記目標負
   荷値未満に下限値を定めておき、 前記発電機（１）に優先的に接続しておきたい順に分類
   を定義し、定義された前記分類のいずれかに前記各負荷
   装置群を分類しておき、 前記各負荷装置群の負荷状態を監視する集中制御ユニッ
   ト（３）で前記各切替器を制御し、 前記発電機（１）又は前記商用電源（２）のいずれかに
   接続され運転している前記負荷装置群の実負荷を周期的
   にサンプリングし、前記分類で最上位レベルに属する負
   荷装置群から、順に前記目標負荷値を越えない範囲で前
   記目標負荷値により近くなるように実負荷を積算し、そ
   のレベルの負荷装置群の実負荷を全部積算しても目標負
   荷値に満たない場合は順次その直下のレベルの負荷を順
   次積算することによって前記発電機（１）に接続すべき
   負荷装置群を仮特定し、仮特定した負荷装置群、そ
   れらのレベル及び現実にその時に前記発電機（１）に
   接続され運転されている負荷装置群の運転状態を、予め
   定めたルールに適用して定まる負荷装置群を前記発電機
   （１）の負荷とするように前記切替器で必要な切替を行
   うことを特徴とするコージェネレーション装置用の電力
   切替器。
8. 【請求項８】 仮特定した負荷装置群及びそれらのレベ
   ルに、現実に前記発電機（１）に接続され運転されてい
   る負荷装置群を照らして、 前記発電機（１）の負荷から切り替わるべきとなる
   負荷装置群（以下、切替対象候補負荷装置群という）の
   レベルが、その代替となる前記商用電源（２）に接続さ
   れている負荷装置群（以下、代替負荷装置群という）の
   レベルと同じ場合、負荷装置群の切替は前記発電機
   （１）の実負荷の合計が下限値未満か、上限値を越える
   場合のみ行い、下限値以上で上限値以下の場合は行わな
   い、 切替対象候補負荷装置群のレベルよりその代替負荷
   装置群のレベルが下位の場合、負荷装置群の切替は行わ
   ない、 現実の負荷の合計が上限値を超えている場合におい
   て、切替対象候補負荷装置群に対する代替負荷装置群が
   存在しないか、又は後者のレベルが下位の場合は、切り
   離し後の前記発電機（１）の実負荷の合計がより目標負
   荷値に近づくように負荷装置群を選択し前記発電機
   （１）から商用電源に切り替える、ことをルールとする
   請求項７記載のコージェネレーション装置用の電力切替
   器。