JPH11285178A - 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】 安全に充電できる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と、冷却手段５４と、
冷却手段５４の運転を監視する監視手段４６とを有し、
充電をするときは蓄電池４を予め定める温度以上になら
ないように冷却手段５４で冷却し、冷却手段５４が故障
などで運転されないときは、充電電力を遮断し、蓄電池
４が異常に昇温することを防ぐ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、蓄電池が安全に
充電され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、安全
に充電でき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、冷却手段が運転されていることを監視する
監視手段と、蓄電池を充電する充電手段と、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温
度以上となったときは冷却手段に運転を指示する冷却信
号を発し、冷却信号が発せられた後、監視手段の出力が
検出されないときは充電手段によって充電電力を遮断す
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
冷却手段と冷却手段が運転されていることを監視する監
視手段と充電手段とが設けられ、充電手段が作動する
と、蓄電池の温度が予め定めた温度になるように冷却手
段に冷却信号が発せられ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安全に充電され
る。また冷却信号が発せられても冷却手段が運転されて
いることが監視手段によって監視されないと、蓄電池の
温度が上昇して危険な状態となるので、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、
冷却手段が運転されていることを監視する監視手段と、
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、蓄電池を放電する
放電手段と、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温度以上となったときは冷却手段
に運転を指示する冷却信号を発し、冷却信号が発せられ
た後、監視手段の出力が検出されないときは充電手段に
よって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
冷却手段と冷却手段が運転されていることを監視する監
視手段と充電手段と放電手段とが設けられ、充電手段が
作動すると、蓄電池の温度が予め定められた温度になる
ように冷却手段が作動して蓄電池が冷却される。これに
よって安全に充電が行われる。また冷却信号が発せられ
ても冷却手段が運転されていることが監視手段によって
監視されないと、蓄電池の温度が上昇して危険な状態と
なるので、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冷却手
段が運転しているとき、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、予め定める温度以下に蓄電池が冷却さ
れて、余剰電力が蓄電池に蓄えられ、電力が不足したと
きは蓄電池に蓄えられた電力が電力負荷に補給される。
このため蓄電池が安全に充電される。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。

【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冷却手段が運転していると
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。余剰電力が生じたときは、予め定める温
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、不足電力が蓄電池から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。

【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、送風機５６が運転しているか否かが監視手段４６に
よって監視される。また電池ケース４５の上部５０には
排気口が設けられている。

【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】さらに冷却手段５４が運転していることが
監視手段４６によって監視され、監視手段４６の出力が
制御手段４２に送給される。電池ケース４５内の温度が
温度計５２によって検出され、充電手段が作動したとき
は、この温度が予め定める温度Ｔ（たとえば４０℃）以
上になれば、冷却信号を生成し、冷却手段５４に送給さ
れる。冷却手段５４に冷却信号が送給されても、監視手
段４６の出力が検出されないと、冷却手段５４が運転し
ていないものとして、制御手段４２は充電手段に充電電
力の遮断を指示する。

【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５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】蓄電池４が充電されるときは、その内部抵
抗によって発熱する。このために蓄電池４が電池ケース
４５に収納されているときは、電池ケース４５内の温度
が上昇し、蓄電池４の温度も上昇する。蓄電池４は、温
度が上昇すると充電速度が低下する。したがって通常は
４０℃以下に冷却手段５４によって冷却される。冷却手
段５４が故障などによって運転されないと、電池ケース
４５の温度は上昇し、充電速度が低下するだけでなく、
蓄電池４が発火するなどの危険な状態になる。このよう
な事態を避けるために、制御手段４２から冷却信号が出
されると、監視手段４６によって冷却手段５４の運転が
監視され、冷却手段５４が運転されていないときは、蓄
電池４の充電が停止され、そのことが図示されていない
警報器などで知らされる。

【００３３】冷却手段５４は、たとえば電池ケースに空
気を送る送風機５６と送風機５６からの空気をさらに冷
水で冷却する熱交換器５８とを含む。前記監視手段４６
は、送風機５６の回転を監視するものであればよい。さ
らに熱交換器５８の冷水の流れを監視するものを加えて
もよいが、熱交換器５８の冷水が止まっても、送風機５
６が運転していれば蓄電池４が異常に高温になることは
ないので、通常は送風機５６の回転を監視するもので充
分である。

【００３４】次に、図５に示すフローチャートによっ
て、制御手段４２による蓄電池４を冷却する制御の状態
について説明する。ステップｂ２で蓄電池４が充電され
るべき状態、すなわち電力負荷１０の消費電力Ｌが前記
ＷおよびＷ０と比較され、Ｗ＞Ｌ＞Ｗ０であれば、ステ
ップｂ３に進み、温度計５２で検出される温度ｔが予め
定める温度Ｔ（たとえば４０℃）以上であるか否かが判
断される。Ｔ≦ｔであればステップｂ４で送風機５６の
運転が指示される。ステップｂ５では送風機５６が運転
されているか否かが監視手段４６で監視され、送風機５
６が運転されていれば、ステップｂ６で温度計５２の温
度ｔとＴ＋ΔＴとが比較される。たとえば夏期などで気
温が高く、送風機からの空気では、蓄電池４が予め定め
る温度Ｔまで冷却されず、さらに電池ケース４５内の温
度が上昇したときはＴ＋ΔＴ＞ｔが否定され、ステップ
７で熱交換器５８に冷媒、たとえば冷水が供給される。
ΔＴは、通常２℃に設定される。

【００３５】ステップｂ５で送風機５６が運転されてい
ないときは、ステップｂ８に進み警報を発生して蓄電池
４の充電を止める。すなわちステップｂ９で貯蔵信号を
停止して第２の開閉スイッチ２４を開く（この状態でス
イッチ１８は閉じ、スイッチ２０，２４が開く）。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６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は冷却手段５４によって冷却され、冷却手段５
４が故障などによって運転されないときは充電が遮断さ
れ、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、充電時に冷却手段によって冷却されるが、冷却
手段が運転されないときは充電電力が遮断されて、蓄電
池が異常に昇温することはない。

【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、余剰電力が蓄電池を冷却して蓄電池に
蓄えられ、電力の使用量が多く不足しているときには、
不足電力が蓄電池から負荷に供給されるため、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
異常に昇温することがなく安全である。

【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】制御手段４２による蓄電池４を冷却する制御の
フローチャートである。

【図６】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 ４６ 監視手段 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、 冷却手段が運転されていることを監視する監視手段と、 蓄電池を充電する充電手段と、 温度センサの出力に応答し、温度センサの出力が予め定
   められた温度以上となったときは冷却手段に運転を指示
   する冷却信号を発し、冷却信号が発せられた後、監視手
   段の出力が検出されないときは充電手段によって充電電
   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、 冷却手段が運転されていることを監視する監視手段と、 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、蓄電池を放電する放電
   手段と、温度センサの出力に応答し、温度センサの出力
   が予め定められた温度以上となったときは冷却手段に運
   転を指示する冷却信号を発し、冷却信号が発せられた
   後、監視手段の出力が検出されないときは充電手段によ
   って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冷
   却手段が運転しているとき、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
   冷却手段が運転しているとき、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。