JPH11285177A - 蓄電池の充電装置および充電／放電装置ならびに自己完結型熱電併給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充電／放電電力の大きさに応じて速やかに充
電／放電され、無駄に過充電されることのない充電装置
および充電／放電装置ならびに全体の効率がよくかつ設
備容量を低減できる自己完結型熱電併給システムを提供
する。 【解決手段】 温度検出手段５２を有し、充電／放電電
力に見合った温度に蓄電池４を冷却手段５４によって冷
却するとともに、蓄電池４の充電が完了したときは、そ
の温度が予め定めた温度範囲を超えるので、これを温度
検出手段５２で検出する充電装置および充電／放電装置
ならびにこの充電／放電装置を有する蓄電池と、電力負
荷に電力を供給する発電機と、発電機を駆動する熱機関
の排熱を回収する排熱回収手段と、制御手段とを含み、
制御手段は電力負荷の消費電力が発電機の定格出力より
小さく、蓄電池４の充電が完了していないとき発電機か
らの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の電力消費量が
前記定格出力を超えると不足電力を蓄電池に蓄えられた
電力で補給する自己完結型熱電併給システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電池の充電装置
および充電／放電装置およびこの充電／放電装置を用い
た自己完結型熱電併給システム（一般にはコージェネシ
ステムともいう）に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近注目されている熱電併給システム
は、発電に際して発生する排熱を有効に利用するシステ
ムである。熱電併給システムにおいては、発電機を駆動
する熱機関から排出される排ガスの保有する熱エネルギ
が排熱として回収されて有効に利用されるので、エネル
ギの利用効率が高い。

【０００３】従来用いられている熱電併給システムは、
電力負荷の消費電力に応じて発電機を稼動しているた
め、最大の消費電力に対応した大容量発電機を設けてい
る。そして消費電力が少ないときには、発電機は少ない
負荷で運転される。発電機を駆動する熱機関、たとえば
燃料ガスを利用するガスタービンは、特定出力で運転さ
れるとき最も効率がよく、低負荷運転では効率が低下す
る。さらに極端な低負荷では運転はできない。そのため
電力負荷の消費電力が一定量を超えたときは買電を併用
し、また電力負荷の消費電力が極端に低い深夜などは、
発電機を停止し買電に切替えている。

【０００４】また、近年、独立形態の電力供給システム
の導入が検討されている。これは、電気事業法の規制緩
和に伴い、一般電気事業者以外のものの電気事業への参
入が認められたことによる。このような電気事業への参
入形態として、たとえば、電気を供給する地域を限定し
た特定地点供給が挙げられる。このような場合には、電
気を供給する供給業者は、事故または定期点検などのバ
ックアップのとき以外は一般電気事業者からの電気供給
を受けることはできない。それゆえに、その特定地域の
電気供給業者は、電気需要に応じて全て供給する義務が
あり、したがってこのようなシステムを提供しようとす
る業者は、故障等の特別な場合を除いて商用電源からの
電力を受けなくて運転される形態の電源供給システム、
すなわち自己完結型のシステムを採用する必要がある。

【０００５】このような自己完結型システムの場合、一
定の発電能力の機器を備え電力負荷の消費電力が少ない
場合に余剰電力を貯蔵し、電力負荷の消費電力が多い場
合、貯蔵した電力で不足電力を補うことが必要となる。
電力の貯蔵に用いる蓄電池は、充電容量（単位重量また
は容量当りの蓄電量）が大きいことと、蓄電池に充電す
る充電電力または蓄電池から電力負荷に供給する放電電
力が大きいときは速やかに、また前記電力が小さいとき
はそれに見合った早さで充電／放電し、また充電が完了
したときは充電電力を遮断することが要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、充電
電力の大きさに応じて速やかに充電し、充電が完了すれ
ば充電電力が遮断される充電装置およびこれに放電装置
を組合せた充電／放電装置ならびに全体の効率がよく、
かつ設備容量を低減して、コンパクトにすることができ
る自己完結型熱電併給システムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、蓄電池と、蓄
電池の温度を検出する温度センサと、蓄電池を冷却する
冷却手段と、蓄電池を充電する充電電力が可変である充
電手段と、充電手段および温度センサの出力に応答し、
温度センサの出力が予め定められた範囲内のとき冷却手
段によって蓄電池を冷却し、温度センサの出力が予め定
められた範囲を超えるときは充電電力を遮断する制御手
段とを含むことを特徴とする蓄電池の充電装置である。

【０００８】本発明に従えば、蓄電池には温度センサと
冷却手段と充電手段とが設けられ、充電電力が大きいこ
とが充電手段の出力として検出されると、蓄電池の温度
がこれに見合った温度になるように冷却手段が作動して
蓄電池が冷却される。これによって発電機などで発生し
た余剰電力が速やかに充電される。また温度検出手段の
出力が予め定められる範囲を超えると、充電が完了した
と判断し充電電力が遮断される。

【０００９】また本発明は、蓄電池と、蓄電池の温度を
検出する温度センサと、蓄電池を冷却する冷却手段と、
蓄電池を充電し、その充電電力が可変である充電手段
と、蓄電池と負荷との間に介在され、蓄電池の放電電力
が可変である放電手段と、制御手段であって、充電手
段、放電手段および温度センサの出力に応答し、温度セ
ンサの出力が予め定められた範囲内のとき冷却手段によ
って蓄電池を冷却し、温度センサの出力が予め定められ
た範囲を超えるときは充電電力を遮断する制御手段とを
含むことを特徴とする蓄電池の充電／放電装置である。

【００１０】本発明に従えば、蓄電池には温度センサと
冷却手段と充電手段と放電手段とが設けられ、充電電力
が大きいことまたは放電電力が大きいことが充電手段ま
たは放電手段の出力として検出されると、蓄電池の温度
がこれに見合った温度になるように冷却手段が作動して
蓄電池が冷却される。これによって速やかに充電／放電
が行われる。また温度検出手段の出力が予め定められる
範囲を超えると、充電が完了したと判断し充電電力が遮
断される。

【００１１】また本発明は、電力負荷に電力を供給する
発電機と、発電機を駆動する熱機関と、熱機関で発生す
る排熱を回収する排熱回収手段とを有する自己完結型熱
電併給装置において、前記充電／放電装置を備え、電力
負荷の消費電力が発電機の特定出力未満であって温度セ
ンサの出力が予め定められた範囲内のとき、発電機から
の余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消費電力が発電
機の特定出力を超えるとき、不足電力を蓄電池から供給
するもう１つの制御手段とを含むことを特徴とする自己
完結型熱電併給装置である。

【００１２】ここで用いる特定出力とは、一般に最大出
力未満であって最も効率のよい定格出力を云うが、これ
に限るものではない。また特定出力は時間とともに変化
しない一定値に設定する場合が多いが、これに限らず特
定出力が時間とともに変化するように設定することもで
きる。

【００１３】本発明に従う自己完結型熱電併給システム
には前記充電／放電装置を有する蓄電池が設けられる。
このため発電機は、常に特定出力で運転され、余剰電力
が生じたときは、その余剰電力に見合った温度に蓄電池
の温度が調整されて蓄電池に蓄えられ、電力が不足した
ときはその不足電力に見合った温度で蓄電池に蓄えられ
た電力が電力負荷に補給される。このため蓄電池が最適
の温度で充電／放電される。これによって最大消費電力
を賄う大容量の発電機およびこれを駆動する大容量の熱
機関を必要とせず、設備容量を低減できる。また常に特
定出力で発電機が運転されるので、熱機関および発電機
の効率を高くすることができ、排熱回収手段を含めて高
効率でエネルギが変換される。また本システムを用いれ
ば電力負荷が極端に少ない深夜などは、発電機を停止し
て、蓄電池のみの電力供給も可能である。さらにまた温
度検出手段の出力が予め定められる範囲を超えると、充
電が完了したと判断し充電電力が遮断される。

【００１４】本発明に用いる発電機は、交流発電機、直
流発電機のいずれであってもよい。交流発電機を用いた
場合は、蓄電池に電力を備えるためにコンバータで交流
を直流に変換する必要がある。電力負荷は、市販の電気
機器を用いるならば、蓄電池からの直流をインバータで
交流に変換する必要がある。直流発電機を用いれば、コ
ンバータは不要となり、また直流の電力負荷を用いるな
らばインバータも不要となる。

【００１５】本発明に用いる熱機関は、特に限定される
ものではないが、燃料が安定して供給される都市ガスを
用いたガスタービンが構成が簡単で取扱いやすく好まし
い。

【００１６】また本発明は、電力負荷に電力を供給する
燃料電池と、燃料電池で発生する排熱を回収する排熱回
収手段とを有する自己完結型熱電併給装置において、前
記充電／放電装置を備え、電力負荷の消費電力が燃料電
池の特定出力未満であって温度センサの出力が予め定め
られた範囲内のとき、燃料電池からの余剰電力を蓄電池
に蓄え、電力負荷の消費電力が燃料電池の特定出力を超
えるとき、不足電力を蓄電池から供給するもう１つの制
御手段とを含むことを特徴とする自己完結型熱電併給装
置である。

【００１７】本発明に従えば、電力負荷に供給される電
力は燃料電池によって発電される。燃料電池も特定出力
で運転される。余剰電力が充電手段によって検出され、
それに見合った温度に蓄電池の温度が冷却手段によって
冷却されて蓄電池に蓄えられ、不足電力が放電手段によ
って検出され、それに見合った温度蓄電池の温度が冷却
手段によって冷却されて電力負荷に供給される。燃料電
池による発電は、ガスタービンなどの熱機関で発電機を
駆動する発電に比し、可動部分が少なく騒音の発生が少
ない。またエネルギの変換効率も高い。なお燃料電池で
発生する電力は直流電力であるので、コンバータは不要
である。直流の電力負荷に対しては、インバータも不要
である。さらにまた温度検出手段の出力が予め定められ
る範囲を超えると、充電が完了したと判断し充電電力が
遮断される。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態で
ある自己完結型の熱電併給システム１のブロック図であ
る。本システム１は、電力負荷１０にライン８２を介し
て電力を供給する交流発電機２と、交流発電機２を駆動
するガスタービン３と、蓄電池４と排熱回収手段２２と
を含む。交流発電機２で発電された電力は、商用電力と
実質上同一の電圧、周波数でよく、たとえば１００Ｖ，
６０Ｈｚである。燃料ガスは、燃料ガス供給源５から管
路８４を介して供給され、流量制御装置６でその流量が
制御され、燃焼器７で燃焼される。高温の燃焼ガスはタ
ービン８を駆動する。タービン８には、交流発電機２と
圧縮機９とが直結され、圧縮機９では空気が加圧され、
燃焼器７に送られ燃焼用空気となる。交流発電機２は、
回転数を一定にすることによって一定の周波数の交流を
発電する。このためガスタービン３は、回転数を一定に
し、出力トルクに応じて燃料ガスの流量が流量制御装置
６で制御される。タービン８の排ガスは、管路８６を介
して排熱回収手段２２で排熱が回収される。

【００１９】蓄電池４は、図２に示すように複数の矩形
板状の電池セル１０１−１，１０１−２，…（総称する
ときは１０１）を両端の電圧が約１００Ｖになるように
直列に接続し、各セル１０１が、鉛直方向に向くように
直方体状の電池ケース４５に収納したものである。電池
ケース４５には、温度計５２が設けられて電池ケース４
５内の温度が計測される。電池ケース４５の下部には、
送風機５６、熱交換器５８を含む冷却手段５４が設けら
れ、上部５０には排気孔が設けられる。

【００２０】蓄電池４と電力負荷１０との間にコンバー
タ１２およびインバータ１４が配設されている。コンバ
ータ１２は、交流電力を直流電力に変換するものであ
り、電力負荷１０に供給される交流電力の一部を蓄電池
４に蓄えるときに作動される。また、インバータ１４
は、直流電力を交流電力に変換するものであり、蓄電池
４に蓄えた電力を電力負荷１０に供給するときに作動さ
れる。

【００２１】発電機２と電力負荷１０との間には、同期
投入装置１６によって投入される第１の開閉スイッチ１
８が設けられる。またインバータ１４と電力負荷１０と
の間には、同期投入装置１６によって投入される第２の
開閉スイッチ２０が配設されている。同期投入装置１６
は、交流発電機２から電力負荷１０に電力を供給してい
るときにさらにインバータ１４からの交流電力を負荷１
０に供給するとき、あるいはインバータ１４から電力負
荷１０に電力を供給しているときにさらに交流発電機２
からの交流電力を負荷１０に供給するときに作動され
る。この同期投入装置１６は、交流発電機２からの交流
電力とインバータ１４からの交流電力の電圧、周波数お
よび位相を検出してそれらがほぼ一致したときに第１の
開閉スイッチ１８（インバータ１４からの電力に加えて
交流発電機２からの電力を供給するとき）または第２の
開閉スイッチ２０（交流発電機２からの電力に加えてイ
ンバータ１４からの電力を供給するとき）を閉（ＯＮ）
にする。

【００２２】図３は、制御手段４２のブロック図であ
る。電力負荷１０の消費電力Ｌが電力計４４によって検
出され、制御手段４２に送給される。また電池ケース４
５内の温度が温度計５２によって計測され、制御手段４
２に送給される。制御手段４２は、この電力計４４およ
び温度計５２からの信号に応じて、交流発電機２、流量
制御装置６、コンバータ１２、インバータ１４、同期投
入装置１６、冷却手段５４および開閉スイッチ１８，２
０，２４を作動制御する。すなわち、制御手段４２は、
交流発電機２に関連して、これを作動させるときには作
動信号を生成し、また流量制御装置６に関連し、交流発
電機２の出力を大きくするときには増加信号を、交流発
電機２の出力を小さくするときには減少信号をそれぞれ
生成する。また、この制御手段４２は、コンバータ１２
に関連して、発電機２からの交流電力を蓄電池４に蓄え
るときには貯蔵信号を生成し、蓄電池４とコンバータ１
２との間にある接点２５が可動片２３によって蓄電池４
に接続され、インバータ１４に関連して、蓄電池４に蓄
えられた電力を電力負荷１０に送給するときには送給信
号を生成し、蓄電池４とインバータとの間にある接点２
１が可動片２３によって蓄電池４に接続され、発電機２
からの電力に加えて蓄電池４からの電力を電力負荷１０
に供給するとき、または蓄電池４からの電力に加えて発
電機２からの電力を負荷１０に供給するときには、制御
手段４２は投入信号を生成し、同期投入装置１６に送給
する。

【００２３】さらに制御手段４２は、電力計４４からの
信号に応じて、交流発電機２の特定出力と電力負荷２の
消費電力Ｌとの差を演算し、これを充電電力または放電
電力とし、この電力に見合った蓄電池４の温度を演算
し、この演算した温度に電池ケース４５内の温度がなる
ように、冷却信号を生成し、冷却手段５４に送給する。
さらに電池ケース４５内の温度が予め定める範囲を超え
たときは、蓄電池４の充電が完了したものとして、貯蔵
信号と冷却信号とを停止する。

【００２４】かくのとおり本システム１は、自己完結型
システムとして用いられるが、システムの点検、故障等
の通常運転が不可能な場合には、図示していないが、一
般の商用電源に電気的に接続され、商用電源からの電力
が電力負荷１０に供給されることも考えられる。

【００２５】次に、図４に示すフローチャートに従っ
て、制御手段４２による本発明の自己完結型熱電併給シ
ステム１の制御について説明する。本実施の形態では、
交流発電機２は通常は特定出力で運転され、電力負荷１
０の消費電力が交流発電機２の特定出力より小さいと
き、交流発電機２からの余剰電力が蓄電池４に蓄えら
れ、電力負荷１０の消費電力が特定出力を超えると蓄電
池４からの電力が負荷１０に供給される。したがって、
通常、第１の開閉スイッチ１８は閉状態に維持される。

【００２６】詳述すると、ステップａ２で電力負荷１０
の電力消費Ｌが交流発電機２の特定出力Ｗと等しい場合
には、交流発電機２にて発生する電力と電力負荷１０の
電力消費とが等しいので、発電機２からの電力は全て電
力負荷１０に供給され、電力負荷１０にて消費される。
それゆえに、制御手段４２は貯蔵信号および送給信号を
生成することなく、ステップａ３で第１の開閉スイッチ
１８が閉状態となり、第２、第３の開閉スイッチ２０，
２４が開状態となり、コンバータ１２およびインバータ
１４は非作動状態にある。

【００２７】ステップａ２でＬ≠Ｗの場合、ステップａ
５でＬ＜ＷかＬ＞Ｗかが判断され、Ｌ＜Ｗのときステッ
プａ６でＬ≦Ｗ０かＬ＞Ｗ０かが判断される。Ｌ＜Ｗは
夜間の電力小使用期間であり、Ｌ≦Ｗ０は深夜の電力極
小使用期間に相当する。Ｗ＞Ｌ＞Ｗ０のとき、ステップ
ａ７に進み、第３の開閉スイッチ２４を閉じ、ステップ
ａ８に進み、制御手段４２は貯蔵信号を生成してコンバ
ータ１２に送給する。かくすると、コンバータ１２が作
動し、発電機２からの電力のうち余剰の交流電力が直流
電力に変換され、変換された電力が蓄電池４に充電され
る。

【００２８】ステップａ５でＬ＞Ｗと判断される。すな
わち電力負荷１０の消費電力が交流発電機２の特定出力
より大きくなる（たとえば昼間の電力大使用期間にな
る）と、ステップａ９に進み、制御手段４２は、送給信
号を生成してインバータ１４に送給する。かくすると、
インバータ１４が作動され、蓄電池４からの直流電力が
交流電力に変換され、ステップａ１０に進み、制御手段
４２は、投入信号を生成し、この投入信号を同期投入装
置１６に送給する。かくすると、同期投入装置１６が作
動し、交流発電機２からの交流電力とインバータ１４か
らの交流電力の電圧、周波数および位相を検出してこれ
らが一致すると、ステップａ１１に進み第２の開閉スイ
ッチ２０を閉にする（この第２の開閉スイッチ２０は、
インバータ１４からの電力の供給が停止すると開（ＯＦ
Ｆ）になる）。第２の開閉スイッチ２０が閉になると、
交流発電機２からの電気回路とインバータ１４からの電
気回路とが電気的に接続され、交流発電機２からの交流
電力に加えてインバータ１４からの交流電力が電力負荷
１０に送給され、発電機２の不足電力が蓄電池４からの
電力によって補充される。かくして、発電機２と蓄電池
４を組合わせて発電機２の能力不足分を蓄電池４によっ
て補充するようにしているので、発電機２自体の能力、
すなわち発電機およびそれに関連する設備を小さくする
ことができ、システム全体のコストダウンを図ることが
できる。

【００２９】システムをより効率的に運用するには、次
のとおりにするのが好ましい。すなわち、ステップａ６
でＬ≦Ｗ０と判断されたとき（たとえば深夜の電力極小
使用期間になる）には、交流発電機２を停止して蓄電池
４から電力を供給する。ステップａ１２では、交流発電
機２からの交流電力が第１および第３の開閉スイッチ１
８，２４が閉じて、電力負荷１０とコンバータ１２を介
して蓄電池４に供給されていることが確認される。ステ
ップａ１３では制御手段４２は、貯蔵信号の生成を停止
し、送給信号を生成してインバータ１４に送給する。こ
れによってインバータ１４が作動され、蓄電池４からの
直流電力が交流電力に変換される。ステップａ１４に進
み、制御手段４２は投入信号を生成し、この投入信号を
同期投入装置１６に送給する。かくすると同期投入装置
１６が作動し、これによって同期投入装置１６は、交流
発電機２からの交流電力とインバータ１４からの交流電
力の電圧、周波数および位相がほぼ一致したとき、第２
開閉スイッチが閉じ、ステップａ１５で第１および第３
開閉スイッチ１８，２４が開く。これで瞬間停電を生じ
ることなく、電力負荷１０に供給される電力が交流発電
機２の電力から蓄電池４からインバータ１４を介した電
力に切換わる。次にステップａ１６で制御手段４２は、
作動信号の生成を停止する。作動信号が生成されなくな
ると、交流発電機２の作動が停止し、燃料ガスの供給が
流量制御装置６で停止される。この状態はステップａ１
７でＬ≦Ｗ０の間継続される。

【００３０】前記の状態から電力負荷１０の消費電力が
増大して、ステップａ１７でＬ≦Ｗ０が否定されると、
ステップａ１８に進み、制御手段４２は作動信号を生成
し、これによって流量制御装置６はガス供給源５から燃
料ガスを交流発電機２の駆動のために燃焼器７に供給
し、交流発電機２が作動して交流電力を生成する。次に
ステップａ１９に進み投入信号が生成される。これによ
って同期投入装置１６は、交流発電機２からの交流電力
とインバータ１４からの交流電力の電圧、周波数および
位相がほぼ一致したとき第１の開閉スイッチ１８を閉に
し、交流発電機２にて発生した交流電力が負荷１０に送
給される。次にステップａ２０に進み送給信号を停止す
る。これによってインバータ１４が非作動状態となり、
これに伴って第２の開閉スイッチ２０が開（ＯＦＦ）に
なり、蓄電池４からの電力の供給が終了する。次にステ
ップａ２１に進み制御手段２２で貯蔵信号が生成され、
コンバータ１２が作動され、発電機２からの交流電力の
一部が蓄電池４に蓄えられる。したがって電力負荷１０
の消費電力が極小から小に増大すると、蓄電池４に代え
て交流発電機２により電力が供給される。

【００３１】本実施の形態における交流発電機２の特定
出力は、一般に最も効率のよい運転が可能となる定格出
力である。これは交流発電機２の最大出力の７０〜８０
％のことが多い。したがって電力負荷１０の消費電力と
交流発電機２の特定出力とが等しい場合として、定格出
力と最大出力との間の消費電力としてもよい。この場合
は、電力負荷の増減に応じて（この増減は発電機２の特
定出力と最大出力との間における増減である）制御手段
４２は増加信号または減少信号を生成し、流量制御装置
６による燃料ガスの送給量が増加または減少し、交流発
電機２は負荷１０の電力消費量に対応した電力を発生す
る。

【００３２】図５は、充電電力（または放電電力、以下
同じ）と蓄電池４の温度との関係を示すグラフである。
充電電力が大きくなると充電抵抗が増えるため蓄電池４
の温度が上昇し、充電速さが低下する。充電抵抗（蓄電
池４の内部抵抗）は、図６に示すように温度を低くする
と小さくなる。したがって充電電力に見合った温度に蓄
電池４を冷却することによって、充電を効率よく行うこ
とができる。蓄電池４の冷却は、制御手段４２によっ
て、電池ケース４５の下部に設けられた冷却手段５４を
稼動して行われ、その結果は温度計５２によって確認さ
れる。

【００３３】冷却手段５４は、たとえば電池ケース４５
に空気を送る送風機５６と、送風機５６からの空気をさ
らに冷媒、たとえば水で冷却する熱交換器５８とを含
む。送風機５６からの空気は、各電池セル１０１の間を
通って、各電池セル１０１を冷却し、上部５０の排気口
から排出される。また充電電力とそれに見合った温度
は、蓄電池４に特有のものであり、制御手段４２に予め
入力されている。また充電時の蓄電池４の通常の温度範
囲も予め制御手段４２に入力されている。

【００３４】次に、図７に示すフローチャートによっ
て、制御手段４２による冷却手段５４の制御について説
明する。ステップｂ２でまず電力負荷１０の消費電力Ｌ
と交流発電機２の特定出力Ｗとが比較され、Ｌ＞Ｗのと
きはＬ−Ｗが演算されてこれが放電電力とされ、Ｗ＞Ｌ
＞Ｗ０のときは、Ｗ−Ｌが演算されてこれが充電電力と
され、Ｗ０＞ＬのときはＬが放電電力とされ、これらの
充電電力または放電電力に見合った蓄電池４の温度Ｔが
決定される。なお、Ｗ＝Ｌのときは充電／放電は行われ
ないので、冷却信号は生成しない。ステップｂ３では、
この温度Ｔが温度計５２の温度ｔと比較され、Ｔ≦ｔに
なると、ステップｂ４で冷却信号を生成し、送風機５６
が運転され、蓄電池４が冷却される。ステップｂ５で、
Ｔ＋ΔＴ≧ｔが否定される、たとえば夏期などで気温が
高く、送風機５６から送られる空気では、蓄電池４が規
定温度Ｔまで冷却されず、さらに電池ケース４５内の温
度が上昇してＴ＋ΔＴになると、熱交換器５８に冷水が
流され、送風機５６からの空気が冷やされ、冷やされた
空気によって蓄電池４が冷却される。ΔＴはたとえば２
℃に設定される。

【００３５】一般に蓄電池は充電が完了し、過充電の状
態になると急激に温度が上昇する。たとえば通常の充電
は４０℃前後で行われるが、過充電になるとこれが７０
℃程度に急上昇する。したがって温度計５２で計測され
る温度が通常の温度範囲Ｔ１（たとえば５０℃）を超え
れば、ステップｂ７からステップｂ８に進み、冷却信号
を停止して送風機５６と熱交換器５８とを停止する。次
にステップｂ９に進み、貯蔵信号を停止して第２の開閉
スイッチ２４を開き、ステップｂ１０に進み、電力負荷
１０の増減に応じて制御手段４２は増加信号、減少信号
を生成する。増加信号（または減少信号）が生成される
と、流量制御装置６によるガスの供給量が増加（または
減少）し、交流発電機２の発電量が増大（または減少）
する。交流発電機２は、電力負荷１０の消費電力に対応
した電力を発生する。

【００３６】排熱回収手段２２は、ガスタービン３の排
ガスを管路８６を介して受入れ、その排熱を回収するも
のであり、吸収式冷凍機１９、温水ボイラ２６、給湯器
２８などから成る。タービン８の排ガスは、冷房を必要
とするときは、バルブＶ１から吸収式冷凍機１９の再生
器に供給され、冷水を発生する。暖房を必要とするとき
は、バルブＶ２から温水ボイラ２６に供給され温水を発
生する。これらで発生した冷温水は、バルブＶ３〜Ｖ６
を切換えることによって管路８８を介して空調装置３０
に送られ、空調装置３０からの冷温水は管路９０を介し
て吸収式冷凍機１９または温水ボイラ２６に戻される。
なお、吸収式冷凍機１９で発生した冷水の一部は、熱交
換器５８に送水される。冷温水が排熱回収手段２２から
供給されるので、空調装置３０の電力負荷は、吸収式冷
凍機２４の運転に必要なものおよび冷温水の送水ポン
プ、換気ファンなど僅かである。吸収式冷凍機１９また
は温水ボイラ２６から排ガスは給湯器２８に導かれ、さ
らに排熱を回収されて大気中へ放出される。冷暖房を必
要としないときは、タービン８からの排ガスは直接バル
ブＶ７から給湯器２８に導かれる。給湯器２８で得られ
た温水は、風呂などの給湯負荷３２に供給される。

【００３７】本発明の第２の実施の形態の自己完結型熱
電併給システムとして先の実施の形態の交流発電機を直
流発電機に替えたものがある。本実施の形態では、直流
発電機で直流電力が得られるので、コンバータ１２は不
要である。また直流発電機で得られた直流電力と蓄電池
４から得られた直流電力は、併せてインバータ１４で交
流電力に変換されるので同期投入装置１６も不要であ
る。

【００３８】図８は、本発明の第３の実施の形態の自己
完結型熱電併給システム６１のブロック図である。本実
施の形態では先の実施の形態の交流発電機２およびガス
タービン３の代わりに燃料電池６２が用いられている。
燃料ガスは改質装置６３で触媒によって水素に改質さ
れ、燃料電池６２ではこの水素と空気中の酸素とが反応
して水ができ、この際に直流電力が発生する。この直流
電力は、先の実施の形態と同様にセルの個数に対応した
充電電圧に充電電圧調整装置１３ａで調整されて直接蓄
電池４に蓄えられ、また単独でまたは蓄電池４からの直
流電力と併せてインバータ１４で交流に変換されて電力
負荷に供給されるので同期投入装置１６も不要である。
先の実施例の第１〜第３開閉スイッチ１８，２０，２４
は、開閉スイッチ１８ａ，２０ａ，２４ａの位置に配置
され、緊急遮断用スイッチ５４が設けられる。その他の
構成は先の実施の形態と類似しており、同一の機器には
同一の符号を付す。

【００３９】本実施の形態の蓄電池４を、本実施の形態
の自己完結型熱電併給システム１，６１に用いることに
よって、交流発電機２または燃料電池６２は効率のよい
特定出力で運転され、電力に余剰があるときは余剰電力
が蓄電池４に蓄えられ、電力が不足するときは不足電力
が蓄電池４から補給され、さらに電力負荷の極端に少な
いときは、蓄電池４に蓄えられた電力だけが供給され
る。さらに蓄電池４に余剰電力が蓄えられているとき、
蓄電池４の充電が完了すれば、交流発電機２または燃料
電池６２は、特定電力以下の電力負荷の消費電力に見合
った電力を発生する。

【００４０】

【発明の効果】以上のように請求項１および２に記載の
本発明による充電装置または充電／放電装置を有する蓄
電池は、充電電力／放電電力に見合った温度に冷却され
て充電／放電されるので速やかに充電／放電される。ま
た過充電されることはない。

【００４１】また請求項３および４に記載の本発明によ
れば自己完結型熱電併給システムに用いる蓄電池が前記
充電／放電装置を有するので、発電機または燃料電池は
特定出力で運転され、電力の使用が少なく、電力に余剰
があるときには、余剰電力に見合った温度に蓄電池が冷
却されて蓄電池に蓄えられ、電力の使用量が多く不足し
ているときには、不足電力に見合った温度に蓄電池が冷
却され、蓄電池から負荷に供給されるため、充電／放電
が速やかに行われ、最大消費電力を賄う大型の発電機ま
たは燃料電池を必要とせず、設備容量を低減し、全体の
熱電併給システムをコンパクト化するとともに発電機ま
たは燃料電池を最も効率のよい状態で運転できる。また
発電機を駆動する熱機関または燃料電池の排熱も有効に
利用できる。さらに蓄電池が過充電されることがなく電
力が無駄になることが防がれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の自己完結型熱電併給シ
ステム１のブロック図である。

【図２】蓄電池４を収納した電池ケース４５の側面図で
ある。

【図３】制御手段４２のブロック図である。

【図４】制御手段４２による自己完結型熱電併給システ
ム１の制御のフローチャートである。

【図５】蓄電池の充電／放電電力と温度との関係を示す
グラフである。

【図６】蓄電池の内部抵抗と温度との関係を示すグラフ
である。

【図７】制御手段４２による冷却手段５４の制御のフロ
ーチャートである。

【図８】本発明の他の実施の形態の自己完結型熱電併給
システム６１のブロック図である。

【符号の説明】

１，６１ 自己完結型熱電併給システム ２ 交流発電機 ３ ガスタービン ４ 蓄電池 ６ 流量制御装置 １０ 電力負荷 １２ コンバータ １４ インバータ １６ 同期投入装置 １９ 吸収式冷凍機 ２２ 排熱回収手段 ２６ 温水ボイラ ２８ 給湯器 ３０ 空調装置 ３２ 給湯負荷 ４２ 制御手段 ４４ 電力計 ４５ 電池ケース ５２ 温度計 ５４ 冷却手段 ５６ 送風機 ５８ 熱交換器 １０１ 電池セル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄電池と、 蓄電池の温度を検出する温度センサと、 蓄電池を冷却する冷却手段と、 蓄電池を充電する充電電力が可変である充電手段と、 充電手段および温度センサの出力に応答し、温度センサ
   の出力が予め定められた範囲内のとき冷却手段によって
   蓄電池を冷却し、温度センサの出力が予め定められた範
   囲を超えるときは充電電力を遮断する制御手段とを含む
   ことを特徴とする蓄電池の充電装置。
2. 【請求項２】 蓄電池と、 蓄電池の温度を検出する温度センサと、 蓄電池を冷却する冷却手段と、 蓄電池を充電し、その充電電力が可変である充電手段
   と、 蓄電池と負荷との間に介在され、蓄電池の放電電力が可
   変である放電手段と、制御手段であって、充電手段、放
   電手段および温度センサの出力に応答し、温度センサの
   出力が予め定められた範囲内のとき冷却手段によって蓄
   電池を冷却し、温度センサの出力が予め定められた範囲
   を超えるときは充電電力を遮断する制御手段とを含むこ
   とを特徴とする蓄電池の充電／放電装置。
3. 【請求項３】 電力負荷に電力を供給する発電機と、発
   電機を駆動する熱機関と、熱機関で発生する排熱を回収
   する排熱回収手段とを有する自己完結型熱電併給装置に
   おいて、 請求項２の充電／放電装置を備え、 電力負荷の消費電力が発電機の特定出力未満であって温
   度センサの出力が予め定められた範囲内のとき、発電機
   からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消費電力が
   発電機の特定出力を超えるとき、不足電力を蓄電池から
   供給するもう１つの制御手段とを含むことを特徴とする
   自己完結型熱電併給装置。
4. 【請求項４】 電力負荷に電力を供給する燃料電池と、
   燃料電池で発生する排熱を回収する排熱回収手段とを有
   する自己完結型熱電併給装置において、 請求項２の充電／放電装置を備え、 電力負荷の消費電力が燃料電池の特定出力未満であって
   温度センサの出力が予め定められた範囲内のとき、燃料
   電池からの余剰電力を蓄電池に蓄え、電力負荷の消費電
   力が燃料電池の特定出力を超えるとき、不足電力を蓄電
   池から供給するもう１つの制御手段とを含むことを特徴
   とする自己完結型熱電併給装置。