特許第6445351号(P6445351)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6445351
(24)【登録日】2018年12月7日
(45)【発行日】2018年12月26日
(54)【発明の名称】コジェネレーション装置
(51)【国際特許分類】
   H02J 3/38 20060101AFI20181217BHJP
   H01M 8/00 20160101ALI20181217BHJP
   H01M 8/04 20160101ALI20181217BHJP
【FI】
   H02J3/38 180
   H02J3/38 170
   H02J3/38 110
   H01M8/00 Z
   H01M8/04 Z
【請求項の数】7
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2015-36610(P2015-36610)
(22)【出願日】2015年2月26日
(65)【公開番号】特開2016-158459(P2016-158459A)
(43)【公開日】2016年9月1日
【審査請求日】2018年1月12日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】アイシン精機株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000000284
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100089082
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 脩
(74)【代理人】
【識別番号】100190333
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 群司
(74)【代理人】
【識別番号】100130188
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 喜一
(72)【発明者】
【氏名】金津 成登
(72)【発明者】
【氏名】上野山 覚
(72)【発明者】
【氏名】安原 健一郎
【審査官】 早川 卓哉
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−243872(JP,A)
【文献】 特開2009−270722(JP,A)
【文献】 特開2011−008941(JP,A)
【文献】 特開2006−121888(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2009/0068504(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02J3/00−5/00
H02J7/00−7/12
H02J7/34−7/36
G01R31/02−31/06
H01M8/00−8/2495
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電装置を系統電源に連系させるとともに、前記発電装置の発電に伴って発生する排熱を回収するコジェネレーション装置であって、
筐体と、
前記発電装置と前記系統電源とを電気的に接続する系統連系出力経路のうち、前記筐体内に設けられている系統連系出力内部経路、および前記筐体外に設けられている系統連系出力外部経路と、
前記筐体に設けられ、前記系統連系出力内部経路と前記系統連系出力外部経路とを接続するための系統連系出力端子と、
前記筐体外に設けられ、前記系統電源が異常である場合のみに前記発電装置の電力が供給される自立コンセントと、
前記自立コンセントと前記系統連系出力内部経路の分岐点とを電気的に接続する自立負荷電力供給経路のうち、前記筐体内に設けられている自立負荷電力供給内部経路、および前記筐体外に設けられている自立負荷電力供給外部経路と、
前記筐体に設けられ、前記自立負荷電力供給内部経路と前記自立負荷電力供給外部経路とを接続するための自立負荷電力供給端子と、
前記系統連系出力内部経路と前記自立負荷電力供給内部経路との間に設けられ、前記両内部経路を電気的に接続可能である接続用経路と、
前記接続用経路に設けられ、前記接続用経路を連通・遮断する切替スイッチと、
前記切替スイッチが前記自立コンセントへの電力供給のチェック時のみに連通され、前記系統電源からの出力が前記自立コンセントに供給されているか否かを検出できる検出器を使用して前記自立コンセントへの電力供給のチェックを行うことが可能である自立コンセントチェックモードと、
を備えているコジェネレーション装置。
【請求項2】
前記コジェネレーション装置は、前記系統連系出力内部経路の分岐点から分岐され、内部負荷に電力を供給する内部負荷電力供給経路をさらに備え、
前記接続用経路は、前記内部負荷電力供給経路と前記自立負荷電力供給内部経路との間に設けられ、前記両経路を電気的に接続可能である請求項1記載のコジェネレーション装置。
【請求項3】
前記コジェネレーション装置は、前記系統連系出力内部経路の分岐点から分岐され、前記筐体の外部に配設されている熱源機に電力を供給する熱源機電力供給経路をさらに備え、
前記接続用経路は、前記熱源機電力供給経路と前記自立負荷電力供給内部経路との間に設けられ、前記両経路を電気的に接続可能である請求項1記載のコジェネレーション装置。
【請求項4】
前記系統連系出力内部経路には、前記系統連系出力内部経路を遮断する遮断装置が設けられ、
前記接続用経路の一端は、前記遮断装置の一次側に接続されている請求項3記載のコジェネレーション装置。
【請求項5】
前記コジェネレーション装置は、
前記切替スイッチのオン・オフ操作ができる操作装置をさらに備え、
前記切替スイッチは、前記操作装置のオン・オフ操作に応じて自動で切り替えられる請求項1乃至請求項4のいずれか一項記載のコジェネレーション装置。
【請求項6】
前記切替スイッチが故障であるか否かを検出する故障検出部を備えている請求項1乃至請求項5のいずれか一項記載のコジェネレーション装置。
【請求項7】
前記発電装置は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池を含んで構成されている請求項1乃至請求項6のいずれか一項記載のコジェネレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コジェネレーション装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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3に示されているように、コジェネレーション装置100は、発電機1の出力を系統9に連系させる。ATS7に連系スイッチ19と自立スイッチ20とが設けられている。系統連系運転時はインバータ3−2から出力される発電機1の発電電力は連系スイッチ19および配電盤8のブレーカを介して系統9や電気負荷10に供給される。停電時等に発電機1を自立運転する時は、自立スイッチ20を介してインバータ3−2が自立出力端子15に接続され、発電出力は配電盤8を経由しないで自立出力端子15から取り出し可能である。連系スイッチ19と自立出力端子15との間に、出力切り替えスイッチ21が設けられ、系統連系運転時は、系統9および発電機1の双方から発電電力を自立出力端子15に供給可能である。さらに、自立出力端子15は、コジェネレーション装置100のフレームに設けるコンセントである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−121888号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したコジェネレーション装置においては、自立出力端子15がコジェネレーション装置100のフレームに設けられているので、自立出力端子15の配線が正しく行われているか否かのチェック(すなわち自立出力端子15からの出力が正常であるか否かの出力チェック)は製造時に行われるのが一般的であり、コジェネレーション装置の設置時に自立出力端子15の出力チェックを行う必要はない。
【0005】
しかし、一般的にコジェネレーション装置100は屋外に設置されている場合が多く、自立出力端子15をコジェネレーション装置100の外部(例えば屋内)に設けたいという要請がある。この場合、コジェネレーション装置の設置時に、屋内に設置されている自立出力端子15と、屋外のコジェネレーション装置100とを接続するための配線工事が行われる。さらに、その後に、自立出力端子15の出力チェックを行う必要がある。
【0006】
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において、自立出力端子の出力チェックを確実に実施できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、発電装置を系統電源に連系させるとともに、発電装置の発電に伴って発生する排熱を回収するコジェネレーション装置であって、筐体と、発電装置と系統電源とを電気的に接続する系統連系出力経路のうち、筐体内に設けられている系統連系出力内部経路、および筐体外に設けられている系統連系出力外部経路と、筐体に設けられ、系統連系出力内部経路と系統連系出力外部経路とを接続するための系統連系出力端子と、筐体外に設けられ、系統電源が異常である場合のみに発電装置の電力が供給される自立コンセントと、自立コンセントと系統連系出力内部経路の分岐点とを電気的に接続する自立負荷電力供給経路のうち、筐体内に設けられている自立負荷電力供給内部経路、および筐体外に設けられている自立負荷電力供給外部経路と、筐体に設けられ、自立負荷電力供給内部経路と自立負荷電力供給外部経路とを接続するための自立負荷電力供給端子と、系統連系出力内部経路と自立負荷電力供給内部経路との間に設けられ、両内部経路を電気的に接続可能である接続用経路と、接続用経路に設けられ、接続用経路を連通・遮断する切替スイッチと、切替スイッチが(通常運転時には遮断され、)自立コンセントへの電力供給のチェック時のみに連通され、系統電源からの出力が自立コンセントに供給されているか否かを検出できる検出器を使用して自立コンセントへの電力供給のチェックを行うことが可能である自立コンセントチェックモードと、を備えている。
【発明の効果】
【0008】
これによれば、自立コンセントチェックモードにおいて、切替スイッチが連通されると、系統電源は、系統連系出力外部経路、系統連系出力内部経路、接続用経路、自立負荷電力供給内部経路、および自立負荷電力供給外部経路を通って自立コンセントに接続される。コジェネレーション装置の配線工事が正しく実施されている場合には、検出器は系統電源からの出力を検出することができる。よって、コジェネレーション装置の配線工事が正しく実施されているか否かすなわち自立コンセントの出力チェックを確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本発明によるコジェネレーション装置の第一実施形態を示す概要図である。
図2図1に示す発電機の概要図である。
図3図1に示す電気系統を示す拡大図である。
図4図1に示すコジェネレーション装置の動作を示す拡大図であって、系統電源の正常時の動作を示す。
図5図1に示すコジェネレーション装置の動作を示す拡大図であって、系統電源の停電時の動作を示す。
図6図1に示すコジェネレーション装置の動作を示す拡大図であって、配線施工後の配線施工確認のうち自立負荷電力供給経路の確認モードを示す。
図7図1に示す発電装置制御装置で実行される制御プログラム(配線施工確認処理)のフローチャートである。
図8図1に示す発電装置制御装置で実行される制御プログラム(切替スイッチ故障検出処理)のフローチャートである。
図9】本発明によるコジェネレーション装置の第二実施形態の電気系統を示す拡大図である。
図10】本発明によるコジェネレーション装置の変形例の電気系統を示す拡大図である。
図11】本発明によるガスエンジンタイプのコジェネレーション装置の発電機の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
<第一実施形態>
以下、本発明によるコジェネレーション装置の第一実施形態について説明する。このコジェネレーション装置1は、発電ユニット10および貯湯ユニット20を備えている。また、コジェネレーション装置1は、燃料電池タイプのコジェネレーション装置である。
【0011】
発電ユニット10は、筐体10a、発電装置11、電源基板12および発電装置制御装置13(以下、制御装置13という。)を備えている。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機11aおよび電力変換装置11bから構成されている。筐体10aは、パネル板(例えば金属製)で箱状に構成されている。筐体10aは、発電装置11、電源基板12、制御装置13などを内部に収容している。
【0012】
図2に示すように、発電機11aは、燃料電池11a1、蒸発部11a2、改質部11a3および燃焼部11a4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。
【0013】
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。
【0014】
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11a5(またはカソードエアポンプ)によって供給されている。
【0015】
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−
【0016】
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。その燃焼が行われる場所が燃焼部11a4である。燃焼部11a4での燃焼により、蒸発部11a2改質部11a3が加熱される。
【0017】
電力変換装置11bは、図1に示すように、発電装置11(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(すなわち発電装置11)は、系統連系出力経路14を介して系統電源30と電気的に接続されている。電力変換装置11bから出力される交流電力および系統電源30からの交流電力は系統連系出力経路14に出力されるようになっている。
【0018】
また、電力変換装置11bは、系統連系出力経路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12に出力される。電源基板12は、供給された直流電力を所定の直流電力に変換して制御装置13、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の発電ユニット10を作動させるのに必要であって直流電流で作動するものから構成されている。
【0019】
系統連系出力経路14は、筐体10a外に設けられている系統連系出力外部経路14aと筐体10a内に設けられている系統連系出力内部経路14bとから構成されている。系統連系出力外部経路14aの一端は、系統電源30に接続されており、系統連系出力外部経路14aの他端は、筐体10aに設けられている系統連系出力端子10a1に接続されている。系統連系出力内部経路14bの一端は、系統連系出力端子10a1に接続されており、系統連系出力内部経路14bの他端は、電力変換装置11bに接続されている。
【0020】
系統連系出力端子10a1は、系統連系出力外部経路14aと系統連系出力内部経路14bとを接続するための端子である。系統連系出力外部経路14aおよび系統連系出力内部経路14bは、例えば電線である。系統連系出力外部経路14aは、単相三線の200Vであり、系統連系出力内部経路14bは、単相二線の100Vである。
【0021】
系統連系出力外部経路14aには、分電盤31が配設されている。分電盤31には、第一電気負荷32が接続経路32aを介して電気的に接続されている。電力変換装置11bが出力する電力は、必要に応じて系統連系出力経路14および接続経路32aを介して第一電気負荷32に供給されるようになっている。第一電気負荷32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。なお、発電ユニット10が発電する電力より第一電気負荷32の消費電力が上回った場合、その不足電力は、分電盤31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。このように、第一電気負荷32は、系統電源30からの電力および電力変換装置11bからの電力が供給されるようになっている。
【0022】
分電盤31は、図3に示すように、電気経路を開路または閉路する第一〜第三遮断器31a,31b,31cを備えている。第一遮断器31aは、系統連系出力外部経路14aのうち接続経路32aとの接続点14a1と系統電源30との間に設けられている。第二遮断器31bは、系統連系出力外部経路14aのうち接続経路32aとの接続点14a1と系統連系出力端子10a1との間に設けられている。第三遮断器31cは、接続経路32aに設けられている。
【0023】
また、図1に示すように、系統連系出力外部経路14a上であって系統電源30と分電盤31の間には、電圧センサ14a2が配設されている。電圧センサ14a2は、系統電源30から電力変換装置11b(第一電気負荷32側)へ供給される電力の電圧を検出するものである。なお、本実施形態においては、系統電源30の電圧を検出するために電圧センサ14a2を配設しているが、系統電源30から電力変換装置11bへ供給される電力を検出する電力センサを配設するようにしても良い。
【0024】
系統連系出力内部経路14bには、電力変換装置11b側から順番に、第一開閉器14c、センサ14dおよびブレーカ14eが設けられている。第一開閉器14cは、制御装置13の指令にしたがって閉路または開路されることにより、電力変換装置11bと系統電源30とを電気的に連通または遮断するものである。第一開閉器14cは、系統電源30と発電装置11とを解列させる解列リレーである。第一開閉器14cは、図3に示すように、一対の開閉器で構成されている。
【0025】
センサ14dは、電力変換装置11bとブレーカ14eの間に配設されている。より詳しくは、センサ14dは、第一開閉器14cとブレーカ14eの間に配設されている。センサ14d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14dは、その配設された位置の電圧を検出する。センサ14dで検出された電圧の検出信号は、制御装置13に出力される。
【0026】
ブレーカ14eは、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系統連系出力経路14に異常な電流(例えば過電流)が流れたときに、自動で系統連系出力経路14を開路とするようになっている。これにより発電ユニット10は異常な電流による損傷などから回避される。ブレーカ14eは、系統連系出力内部経路14bに設けられ、系統連系出力内部経路14bを自動的に遮断する遮断装置である。
【0027】
系統連系出力内部経路14bの分岐点14b1には、一端が自立コンセント33に接続された自立負荷電力供給経路15の他端が接続されている。自立コンセント33には、第二電気負荷34が着脱可能に接続される。
【0028】
自立コンセント33は、系統電源30からの電力供給が停止(以下、停電とする)された場合など、系統電源30が異常である場合に、発電装置11(燃料電池11a1)を発電させて電力変換装置11bからの電力のみを第二電気負荷34に供給する発電運転(以下、自立発電運転とする)中のみに使用されるものである。すなわち、自立コンセント33は、系統電源30が異常である場合(例えば停電の場合)における自立発電運転中に燃料電池11a1が発電する電力のみが供給されるようになっている。また、自立コンセント33は、筐体10a外(例えば屋内または屋外)の電力使用場所A1に設けられている。
【0029】
第二電気負荷34は、自立発電運転中において、電力変換装置11bに接続されて、電力変換装置11bからの電力のみが供給されるものである。第二電気負荷34は、第一電気負荷32と同様の電気器具であるが、停電の場合における自立発電運転中に、使用者が使用したい電気器具について、自立コンセント33に接続して使用されるものである。
【0030】
自立負荷電力供給経路15は、筐体10a外に設けられている自立負荷電力供給外部経路15aと筐体10a内に設けられている自立負荷電力供給内部経路15bとから構成されている。自立負荷電力供給外部経路15aの一端は、自立コンセント33に接続されており、自立負荷電力供給外部経路15aの他端は、筐体10aに設けられている自立負荷電力供給端子10a2に接続されている。自立負荷電力供給内部経路15bの一端は、自立負荷電力供給端子10a2に接続されており、自立負荷電力供給内部経路15bの他端は、系統連系出力内部経路14bの分岐点14b1に接続されている。
【0031】
自立負荷電力供給端子10a2は、自立負荷電力供給外部経路15aと自立負荷電力供給内部経路15bとを接続するための端子である。自立負荷電力供給外部経路15aおよび自立負荷電力供給内部経路15bは、例えば電線(単相二線の100V)である。
【0032】
自立負荷電力供給内部経路15bには、図3に示すように、電力変換装置11b側から順番に、第二開閉器15c、トランス15d、および第三開閉器15eが設けられている。第二開閉器15cは、制御装置13の指令にしたがって閉路または開路されることにより、電力変換装置11bと第二電気負荷34および貯湯ユニット20とを、より具体的には分岐点14b1と自立負荷電力供給端子10a2および熱源機電力供給端子10a3とを電気的に連通または遮断する開閉装置である。
【0033】
トランス15dは、入力した交流電圧を変換して出力する。本実施形態では、200Vを100Vに変換する。
第三開閉器15eは、制御装置13の指令にしたがって閉路または開路されることにより、電力変換装置11bと第二電気負荷34とを、より具体的には分岐点15b1と自立負荷電力供給端子10a2とを電気的に連通または遮断する開閉装置である。
【0034】
系統連系出力内部経路14bの分岐点14b2には、一端が内部負荷35に接続された内部負荷電力供給経路16の他端が接続されている。内部負荷35は、発電ユニット10に設けられている電気負荷であり、例えば着火用ヒータ(図示省略)、凍結防止用ヒータ(図示省略)などである。内部負荷35は、筐体10a内に設けられるのが好ましい。着火用ヒータは、発電機11aの上述した燃焼部11a4を着火させるためのヒータであり、凍結防止用ヒータは、水タンク(図示省略)などの筐体10a内の水回りの凍結を防止するためのヒータである。
【0035】
内部負荷電力供給経路16には、第四開閉器16aが設けられている。第四開閉器16aは、制御装置13の指令にしたがって閉路または開路されることにより、分岐点14b2と内部負荷35とを電気的に連通または遮断する開閉装置である。第四開閉器16aは、図3に示すように、一対の開閉器で構成されている。
【0036】
系統連系出力内部経路14bの分岐点14b3には、一端が貯湯ユニット20の電源基板23に接続された熱源機電力供給経路17の他端が接続されている。熱源機電力供給経路17は、系統連系出力内部経路14bの分岐点14b3から分岐され、筐体10aの外部に配設されている熱源機(本実施形態では貯湯ユニット20)に電力を供給する。
【0037】
熱源機電力供給経路17は、筐体10a外に設けられている熱源機電力供給外部経路17aと筐体10a内に設けられている熱源機電力供給内部経路17bとから構成されている。熱源機電力供給外部経路17aの一端は、電源基板23に接続されており、熱源機電力供給外部経路17aの他端は、筐体10aに設けられている熱源機電力供給端子10a3に接続されている。熱源機電力供給内部経路17bの一端は、熱源機電力供給端子10a3に接続されており、熱源機電力供給内部経路17bの他端は、系統連系出力内部経路14bの分岐点14b3に接続されている。
【0038】
熱源機電力供給端子10a3は、熱源機電力供給外部経路17aと熱源機電力供給内部経路17bとを接続するための端子である。熱源機電力供給外部経路17aおよび熱源機電力供給内部経路17bは、例えば電線(単相二線の100V)である。
【0039】
熱源機電力供給内部経路17bには、熱源機電力供給端子10a3側から順番に、電源切替器17cおよび第五開閉器17dが配設されている。電源切替器17cは、第一接続用経路18を介して自立負荷電力供給内部経路15bに接続されている。第一接続用経路18の一端は、電源切替器17cに接続され、第一接続用経路18の他端は、自立負荷電力供給内部経路15bの分岐点15b1に接続されている。
【0040】
電源切替器17cは、第一接続用経路18と熱源機電力供給外部経路17aとの接続(b接点側に接続)、または、熱源機電力供給内部経路17bと熱源機電力供給外部経路17aとの接続(a接点側に接続)を、制御装置13から指令を受けて切り替える。すなわち、電源切替器17cは、制御装置13から指令を受けて、電源基板23に対する、系統電源30からの電力供給または発電装置11からの電力供給を切り替える。
第五開閉器17dは、制御装置13の指令にしたがって閉路または開路されることにより、分岐点14b3と電源基板23とを電気的に連通または遮断する開閉装置である。
【0041】
自立負荷電力供給内部経路15bの分岐点15b2には、一端が内部負荷電力供給経路16の分岐点16bに接続された第二接続用経路19の他端が接続されている。第二接続用経路19は、内部負荷電力供給経路16と自立負荷電力供給内部経路15bとの間、ひいては系統連系出力内部経路14bと自立負荷電力供給内部経路15bとの間に設けられており、両内部経路14b、15bを電気的に接続可能である。
【0042】
第二接続用経路19には、分岐点16bから順番に、第六開閉器19aおよび故障検出装置19bが設けられている。第六開閉器19aは、制御装置13の指令にしたがって閉路または開路されることにより、分岐点15b2と分岐点16bとを電気的に連通または遮断する開閉装置である。この第六開閉器19aが、第二接続用経路19を連通・遮断する切替スイッチである。
故障検出装置19bは、第六開閉器19aが故障であるか否かを検出するために設置部位の電圧および電流のうち少なくとも何れか一方を検出するものである(制御装置13とともに故障検出部を構成する)。故障検出装置19bは、シャント抵抗の電圧を測定して設置部位の電圧および電流のうち少なくとも何れか一方を検出する。例えば、系統電源30から電力が供給されている場合、故障検出装置19bは、所定周期(50/60Hz)の方形(または波形)パルスを制御装置13に出力する。
【0043】
制御装置13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、第一電気負荷32の消費電力となるように燃料電池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第一電気負荷32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。なお、第二電気負荷34の消費電力となるように燃料電池11a1の発電量の制御を行ってもよい。
また、第一〜第六開閉器14c〜19aおよび電源切替器17cは、制御装置13からの指示に従って、開閉制御されるようになっている。
【0044】
制御装置13は、センサ14dの検出信号が入力されるようになっている。制御装置13はセンサ14dの検出信号に基づいて、系統電源30の停電を検出することができる。具体的には、センサ14dによって検出された系統電源30の電圧が所定電圧以下(例えば定格の1/10以下)である場合は、系統電源30は停電であると検出される。また、制御装置13は、電圧センサ14a2の検出信号が入力されるようになっている。
【0045】
貯湯ユニット20は、貯湯槽21、貯湯槽制御装置22および電源基板23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24が接続されている。湯水循環回路24上には、熱交換器25が配設されている。熱交換器25には、一端が発電機11aの排熱が排出される発電機11aの排出口に接続された流路25aの他端が接続されている。熱交換器25は、流路25aを介して供給される排熱と湯水循環回路24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、発電ユニット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24を湯水が循環すると、湯水が流路25aを介して排出された発電ユニット10の排熱を熱交換器25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、発電機11aの排熱とは、例えば、発電ユニット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、それに限定せず発電ユニット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。
【0046】
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。このような貯湯槽21は、発電ユニット10の近くに設置されている。
【0047】
貯湯槽21の内部には残湯量検出センサである温度センサ群21aが設けられている。温度センサ群21aは複数(本実施形態においては5個)の温度センサ21a−1,21a−2,・・・,21a−5から構成されており、上下方向(鉛直方向)に沿って等間隔(貯湯槽21内の上下方向高さの4分の1の距離)にて配設されている。各温度センサ21a−1,21a−2,・・・,21a−5はその位置の貯湯槽21内の液体(温水または水)の温度をそれぞれ検出するものである。この温度センサ群21aによる各位置での湯温の検出結果に基づいて貯湯槽21内の残湯量が、この温度センサ群21aの検出結果が送信される貯湯槽制御装置22によって導出されるようになっている。残湯量は、貯湯槽21内に蓄えられた熱量を表している。
【0048】
貯湯槽21には、給湯管26が接続されている。給湯管26には、上流から順番に補助加熱装置であるガス湯沸かし器(図示省略)、温度センサ26aおよび流量センサ26bが配設されている。ガス湯沸かし器は、給湯管26を通過する貯湯槽21からの湯水を加熱して給湯するようになっている。温度センサ26aはガス湯沸かし器を通過した後の湯水の温度を検出するものであり、その検出信号は貯湯槽制御装置22に送信されるようになっている。すなわち、温度センサ26a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、ガス湯沸かし器で加熱している。また、流量センサ26bは、貯湯槽21から供給されている単位時間あたりの湯水消費量(給湯量)を検出するものである。流量センサ26bの検出信号は貯湯槽制御装置22に送信されるようになっている。また、図示していないが、給湯管26には貯湯槽21の導出口と温度センサ26aとの間に水道水が合流するようになっている。これにより、貯湯槽21からの湯水を降温している。
【0049】
給湯管26には、貯湯槽21に貯留している湯水を給湯として利用する湯水使用場所A2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26には、貯湯槽21の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。
【0050】
貯湯槽制御装置22は、貯湯槽21の残湯量を少なくとも制御するものである。この貯湯槽制御装置22は、系統電源30から供給された電力により作動し、制御装置13と互いに通信可能に接続されている。貯湯槽制御装置22は、温度センサ群21aの検出結果に基づいて、図示しないポンプを作動させて湯水を循環させ加熱することにより貯湯槽21の残湯量の制御をする。また、貯湯槽制御装置22は、温度センサ26aおよび流量センサ26bなどの検出結果に基づいて図示しないガス湯沸かし器などを作動させ、給湯温度の制御をする。
【0051】
貯湯槽制御装置22は、電源基板23から電力供給を受けて作動している。電源基板23は、通常時には系統電源30からの交流電力が供給され、停電時には発電装置11からの交流電力が供給されるように構成されている。電源切替器17cは、通常時には、系統電源30から電源基板23への電力供給に切り替えられ、停電時には、発電装置11から電源基板23への電力供給に切り替えられる。電源基板23は、供給された交流電力を所定の直流電力に変換して貯湯槽制御装置22へ供給している。
【0052】
さらに、貯湯ユニット20は、貯湯槽制御リモコン27を備えている。貯湯槽制御リモコン27は、貯湯槽制御装置22と互いに通信可能に接続されて、貯湯槽21の貯湯状況を少なくとも表示して貯湯槽21の遠隔操作を行うリモコンである。このリモコン27には、貯湯槽21内の湯水の残湯量、給湯温度および湯水消費量などの貯湯槽21の貯湯状況が表示される。また、このリモコン27には、発電機11aの発電する電力や使用電力量などの発電ユニット10の運転状況が表示できるようになっている。
【0053】
次に、上述したコジェネレーション装置1の設置工事について説明する。屋内の分電盤31に、系統連系出力端子10a1に接続されている系統連系出力経路14(系統連系出力外部経路14a)を接続する配線施工が行われる。屋内の自立コンセント33に、自立負荷電力供給端子10a2に接続されている自立負荷電力供給経路15(自立負荷電力供給外部経路15a)を接続する配線施工が行われる。貯湯ユニット20と熱源機電力供給端子10a3とを熱源機電力供給外部経路17aで接続する配線施工が行われる。貯湯ユニット20と発電ユニット10とを湯水循環回路24で接続する配管施工が行われる。
【0054】
さらに、上述したコジェネレーション装置1の電気系統の動作について説明する。
最初に、系統電源30が正常である場合について図4を参照して説明する。第一〜第三遮断器31a,31b,31cは、全て閉路状態(オン状態:連通状態)である。第一開閉器14cは、閉路状態である。これにより、発電装置11は系統電源30と連系されており、発電装置11からの電力および系統電源30からの電力の両方が第一電気負荷32に供給可能である。
第二開閉器15cは、開路状態(オフ状態:遮断状態)である。第三開閉器15eは、開路状態である。これにより、自立コンセント33は、発電装置11と電気的に遮断されており、発電装置11からの電力は供給されていない。
第四開閉器16aは、必要に応じて開路状態または閉路状態である。
第五開閉器17dは、閉路状態である。電源切替器17cは、a接点側に切替接続されている。これにより、貯湯ユニット20は、発電装置11および系統電源30と電気的に連通されており、発電装置11からの電力および系統電源30からの電力の両方が貯湯ユニット20に供給可能である。
第六開閉器19aは、開路状態である。
【0055】
次に、系統電源30が異常である場合(例えば停電)について図5を参照して説明する。第一〜第三遮断器31a,31b,31cは、全て閉路状態(オン状態:連通状態)である。第一開閉器14cは、開路状態である。発電装置11は系統電源30と解列されている。
第二開閉器15cは、閉路状態である。第三開閉器15eは、閉路状態である。これにより、自立コンセント33は、発電装置11と電気的に連通されており、発電装置11からの電力が供給可能である。
第四開閉器16aは、開路状態である。
第五開閉器17dは、開路状態である。電源切替器17cは、b接点側に切替接続されている。これにより、貯湯ユニット20は、発電装置11と電気的に連通されており、発電装置11からの電力が貯湯ユニット20に供給可能である。このとき、発電装置11からの電力は、自立コンセント33または貯湯ユニット20のいずれかに選択的に供給されるように制御してもよい。自立コンセント33のみに供給する場合には、電源切替器17cは、a接点側に切替接続される。貯湯ユニット20のみに供給する場合には、第三開閉器15eを開路状態にすればよい。
第六開閉器19aは、開路状態である。
【0056】
さらに、施工時(メンテナンス時)について図6,7を参照して説明する。
上述した各配線施工後、各配線施工が正しく行われたか否かを確認する配線施工確認が行われる。作業者は、確認作業を開始する際に、入力部13aの確認スイッチ13a1を押す(入力部13aはタッチパネルにより構成するようにしてもよい。)。制御装置13は、図7に示すフローチャートに沿って配線施工確認を実行する。この確認スイッチ13a1は、第六開閉器19a(切替スイッチ)のオン・オフ操作ができる操作装置の一形態である。操作装置として、確認スイッチ13a1とは別に第六開閉器19aをオン・オフ操作ができる専用のスイッチを設けるようにしてもよい。
【0057】
ステップS102において、制御装置13は、電気系統を系統連系状態(図4参照)にする。具体的には、制御装置13は、第一開閉器14cを閉路状態とするとともに、第五開閉器17dを閉路状態とし、電源切替器17cをa接点側に切替接続する。これにより、発電装置11は、系統電源30と接続されるとともに、貯湯ユニット20も系統電源30と接続される。一方、制御装置13は、第二開閉器15cおよび第三開閉器15eを開路状態とし、第六開閉器19aを開路状態とする。これにより、自立コンセント33は、発電装置11および系統電源30の両方と遮断されている。なお、第四開閉器16aは、必要に応じて開路状態または閉路状態とされる。また、ブレーカ14eは遮断状態でなく、連通状態である。
【0058】
ステップS104において、制御装置13は、系統連系出力経路14の配線施工を自動的に確認する。このとき、発電装置11の発電は行われていない。制御装置13は、センサ14dによって系統電源30からの給電が検出される場合には、系統電源30が系統連系出力経路14を介してコジェネレーション装置1に通電されていると判断し、系統連系出力経路14の配線施工が正しく行われたと判断する(ステップS104にて「YES」と判定する)。制御装置13は、ステップS106において、系統連系出力経路14の配線施工が正しく行われた旨(正常である旨)の報知を行う。例えば、表示部13bに正常である旨が表示される。
【0059】
一方、制御装置13は、センサ14dによって系統電源30からの給電が検出されない場合には、系統電源30が系統連系出力経路14を介してコジェネレーション装置1に通電されていないと判断し、系統連系出力経路14の配線施工が正しく行われていないと判断する(ステップS104にて「NO」と判定する)。制御装置13は、ステップS118において、系統連系出力経路14の配線施工が正しく行われなかった旨(異常である旨)の報知を行う。例えば、表示部13bに異常である旨が表示される。
【0060】
ステップS108において、制御装置13は、熱源機電力供給経路17の配線施工を自動的に確認する。このとき、発電装置11の発電は行われていない。制御装置13は、貯湯槽制御装置22との間で通信が行われている場合には、系統電源30が熱源機電力供給経路17を介して貯湯ユニット20に通電されていると判断し、熱源機電力供給経路17の配線施工が正しく行われたと判断する(ステップS108にて「YES」と判定する)。貯湯ユニット20に系統電源30から給電されている場合には、貯湯槽制御装置22は給電され正常に動作するので制御装置13との間で正常に通信が行われるため、貯湯槽制御装置22との間で通信が行われる。
制御装置13は、ステップS110において、熱源機電力供給経路17の配線施工が正しく行われた旨(正常である旨)の報知を行う。例えば、表示部13bに正常である旨が表示される。
【0061】
一方、制御装置13は、貯湯槽制御装置22との間で通信が行われない場合には、系統電源30が熱源機電力供給経路17を介して貯湯ユニット20に通電されていないと判断し、熱源機電力供給経路17の配線施工が正しく行われていないと判断する(ステップS108にて「NO」と判定する)。制御装置13は、ステップS118において、熱源機電力供給経路17の配線施工が正しく行われなかった旨(異常である旨)の報知を行う。
【0062】
ステップS112において、制御装置13は、電気系統を、自立負荷電力供給経路15を確認する自立負荷電力供給経路確認状態(図6参照)にする。具体的には、制御装置13は、第一開閉器14cを開路状態とするとともに、第五開閉器17dを開路状態とし、電源切替器17cをa接点側に切替接続する。これにより、発電装置11は、系統電源30と電気的に切り離されるとともに、貯湯ユニット20も系統電源30と電気的に切り離される。一方、制御装置13は、第二開閉器15cを開路状態とするとともに、第三開閉器15eを閉路状態とし、第六開閉器19aを閉路状態とし、第四開閉器16aを閉路状態とする。これにより、自立コンセント33は、発電装置11と遮断されるとともに、系統電源30と、第三開閉器15e、第六開閉器19a、第四開閉器16a、ブレーカ14eおよび分電盤31を介して連通可能とされる。なお、ブレーカ14eは遮断状態でなく、連通状態である。
【0063】
このように、ステップS112の処理によって、第六開閉器19a(切替スイッチ)が自立コンセント33への電力供給のチェック時のみに連通される。また、系統電源30からの出力が自立コンセント33に供給されているか否かを検出できる検出器36(例えば電圧計)を使用して自立コンセント33への電力供給のチェックを行うことが可能である自立コンセントチェックモードが設定される。
【0064】
この自立コンセントチェックモードにおいては、作業者は、検出器36を自立コンセント33に装着する。このとき、検出器36が系統電源30の電圧(または電流)を検出した場合、系統電源30の電力が自立コンセント33に通電されていると確認することができる。すなわち、自立負荷電力供給経路15の配線施工が正しく行われていることを確認することができる。一方、検出器36が系統電源30の電圧(または電流)を検出しない場合、系統電源30の電力が自立コンセント33に通電されていないと確認することができる。すなわち、自立負荷電力供給経路15の配線施工が正しく行われていないことを確認することができる。
【0065】
作業者は、配線施工が正しく行われたことを確認すると、その旨を入力部13aから入力する。また、作業者は、配線施工が正しく行われなかったことを確認すると、その旨を入力部13aから入力する。制御装置13は、ステップS114において、入力部13aへの入力結果から、自立負荷電力供給経路15の配線施工が正しく行われたか否かを判断する。制御装置13は、配線施工が正しく行われた場合(ステップS114にて「YES」と判定し)、ステップS116において、自立負荷電力供給経路15の配線施工が正しく行われた旨(正常である旨)の報知を行う。一方、制御装置13は、配線施工が正しく行われていない場合(ステップS114にて「NO」と判定し)、ステップS118において、自立負荷電力供給経路15の配線施工が正しく行われなかった旨(異常である旨)の報知を行う。
【0066】
さらに、第六開閉器19aの故障の検出について図8を参照して説明する。制御装置13は、系統電源30からの電力が内部負荷35に供給されている場合に、第六開閉器19aの故障を検出する。
制御装置13は、ステップS202において、第六開閉器19aを系統電源30に連通させる。具体的には、制御装置13は、第四開閉器16aを閉路状態(オン状態)にする。例えば、燃焼部11a4を着火するために着火ヒータをオンする場合、水タンクを加熱するために凍結防止ヒータをオンする場合である。
【0067】
制御装置13は、ステップS204〜220において、第六開閉器19aへのオン指示・オフ指示に対する、故障検出装置19bの検出結果から第六開閉器19aが故障であるか否か(正常・異常)を検出する(故障検出部)。
【0068】
第六開閉器19aへのオン指示に対して故障検出装置19bがパルスを出力し、かつ、第六開閉器19aへのオフ指示に対して故障検出装置19bがパルスを出力しない場合、制御装置13は、ステップS206,210にて「YES」,「NO」と判定し、第六開閉器19aは正常である旨を報知する(ステップS212)。
【0069】
第六開閉器19aへのオン指示に対して故障検出装置19bがパルスを出力し、かつ、第六開閉器19aへのオフ指示に対して故障検出装置19bがパルスを出力する場合、制御装置13は、ステップS206,210にて「YES」,「YES」と判定し、第六開閉器19aはオン固着である旨(第六開閉器19aはオン状態で溶着している)を報知する(ステップS214)。
【0070】
第六開閉器19aへのオン指示に対して故障検出装置19bがパルスを出力せず、かつ、第六開閉器19aへのオフ指示に対して故障検出装置19bがパルスを出力しない場合、制御装置13は、ステップS206,218にて「NO」,「NO」と判定し、第六開閉器19aはオフ固着である旨(第六開閉器19aはオフ状態で溶着している)を報知する(ステップS220)。
【0071】
上述した説明から明らかなように、本第一実施形態に係るコジェネレーション装置1は、発電装置11を系統電源30に連系させるとともに、発電装置11の発電に伴って発生する排熱を回収す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1は、筐体10aと、発電装置11と系統電源30とを電気的に接続する系統連系出力経路14のうち、筐体10a内に設けられている系統連系出力内部経路14b、および筐体10a外に設けられている系統連系出力外部経路14aと、筐体10aに設けられ、系統連系出力内部経路14bと系統連系出力外部経路14aとを接続するための系統連系出力端子10a1と、筐体10a外に設けられ、系統電源30が異常である場合のみに発電装置11の電力が供給される自立コンセント33と、自立コンセント33と系統連系出力内部経路14bの分岐点14b1とを電気的に接続する自立負荷電力供給経路15のうち、筐体10a内に設けられている自立負荷電力供給内部経路15b、および筐体10a外に設けられている自立負荷電力供給外部経路15aと、筐体10aに設けられ、自立負荷電力供給内部経路15bと自立負荷電力供給外部経路15aとを接続するための自立負荷電力供給端子10a2と、系統連系出力内部経路14bと自立負荷電力供給内部経路15bとの間に設けられ、両内部経路14b,15bを電気的に接続可能である第二接続用経路19(接続用経路)と、第二接続用経路19に設けられ、第二接続用経路19を連通・遮断する第六開閉器19a(切替スイッチ)と、第六開閉器19aが(通常運転時には遮断され、)自立コンセント33への電力供給のチェック時のみに連通され、系統電源30からの出力が自立コンセント33に供給されているか否かを検出できる検出器36を使用して自立コンセント33への電力供給のチェックを行うことが可能である自立コンセントチェックモードと、を備えている。
【0072】
これによれば、自立コンセントチェックモードにおいて、第六開閉器19aが連通されると、系統電源30は、系統連系出力外部経路14a、系統連系出力内部経路14b、第二接続用経路19、自立負荷電力供給内部経路15b、および自立負荷電力供給外部経路15aを通って自立コンセント33に接続される。コジェネレーション装置1の配線工事が正しく実施されている場合には、検出器36は系統電源30からの出力を検出することができる。よって、コジェネレーション装置1の配線工事が正しく実施されているか否かすなわち自立コンセント33の出力チェックを確実に実施することができる。
【0073】
また本実施形態に係るコジェネレーション装置1は、系統連系出力内部経路14bの分岐点14b2から分岐され、内部負荷35に電力を供給する内部負荷電力供給経路16をさらに備え、第二接続用経路19は、内部負荷電力供給経路16と自立負荷電力供給内部経路15bとの間に設けられ、両経路16,15bを電気的に接続可能である。
これによれば、自立コンセントチェックモードにおいて、第六開閉器19aが連通されると、系統電源30は、系統連系出力外部経路14a、系統連系出力内部経路14b、内部負荷電力供給経路16、第二接続用経路19、自立負荷電力供給内部経路15b、および自立負荷電力供給外部経路15aを通って自立コンセント33に接続される。よって、内部負荷35に電力を供給する内部負荷電力供給経路16を備えたコジェネレーション装置1においても、前述と同様に、自立コンセント33の出力チェックを確実に実施することができる。
【0074】
またコジェネレーション装置1は、第六開閉器19aのオン・オフ操作ができる確認スイッチ13a1(操作装置)をさらに備え、第六開閉器19aは、確認スイッチ13a1のオン・オフ操作に応じて自動で切り替えられる。
これによれば、第六開閉器19aを自動で切り替えることで、自立コンセント33の出力チェックを簡便に実施することができる。
【0075】
またコジェネレーション装置1は、第六開閉器19aが故障であるか否かを検出する制御装置13(故障検出部)を備えている。
これによれば、第六開閉器19aの故障を早期かつ確実に検出することができ、ひいては、自立コンセント33の出力チェックの要否を確実に実施することができる。
【0076】
また発電装置11は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池11a1を含んで構成されている。
これによれば、暖機運転が比較的長時間である燃料電池コジェネレーション装置において、暖機・発電させなくても自立コンセント33の出力チェックを短時間に実施することができるため、本番の発電運転を開始するまでの時間を短縮することができる。
【0077】
<第二実施形態>
次に、本発明によるコジェネレーション装置の第二実施形態について図9を参照して説明する。本第二実施形態のコジェネレーション装置は、上述した第二接続用経路19に代えて、第二接続用経路49を設けている。その他構成は、上記第一実施形態と同一符号を付してその説明を省略する。
【0078】
第二接続用経路49は、熱源機電力供給経路17と自立負荷電力供給内部経路15bとの間に設けられている。第二接続用経路49は、熱源機電力供給経路17の分岐点17b1と自立負荷電力供給内部経路15bの分岐点15b3とを接続する。熱源機電力供給経路17の分岐点17b1は、熱源機電力供給端子10a3と電源切替器17cとの間に設けられている。自立負荷電力供給内部経路15bの分岐点15b3は、自立負荷電力供給端子10a2と第三開閉器15eとの間に設けられている。
【0079】
第二接続用経路49には、分岐点17b1から順番に、第六開閉器49aおよび故障検出装置49bが設けられている。第六開閉器49aは、制御装置13の指令にしたがって閉路または開路されることにより、分岐点15b3と分岐点17b1とを電気的に連通または遮断する開閉装置である。この第六開閉器49aが、第二接続用経路49を連通・遮断する切替スイッチである。
【0080】
故障検出装置49bは、第六開閉器49aが故障であるか否かを検出するために設置部位の電圧および電流のうち少なくとも何れか一方を検出するものである(制御装置13とともに故障検出部を構成する)。故障検出装置49bは、故障検出装置19bと同様に構成されている。
【0081】
本第二実施形態における自立負荷電力供給経路15の確認について説明する。制御装置13は、ステップS112において、電気系統を、自立負荷電力供給経路15を確認する自立負荷電力供給経路確認状態(図9参照)にする。具体的には、制御装置13は、第一開閉器14cを開路状態とするとともに、第五開閉器17dを閉路状態とし、電源切替器17cをa接点側に切替接続する。これにより、発電装置11は、系統電源30と電気的に切り離されるとともに、貯湯ユニット20も系統電源30と電気的に切り離される。一方、制御装置13は、第二開閉器15cを開路状態とするとともに、第三開閉器15eを開路状態とし、第六開閉器49aを閉路状態とする。これにより、自立コンセント33は、発電装置11と遮断されるとともに、系統電源30と、第六開閉器49a、電源切替器17c、第五開閉器17dおよび分電盤31を介して連通可能とされる。なお、ブレーカ14eは遮断状態でなく、連通状態である。
【0082】
このように、ステップS112の処理によって、第六開閉器19a(切替スイッチ)が自立コンセント33への電力供給のチェック時のみに連通される。また、系統電源30からの出力が自立コンセント33に供給されているか否かを検出できる検出器36(例えば電圧計)を使用して自立コンセント33への電力供給のチェックを行うことが可能である自立コンセントチェックモードが設定される。
【0083】
この自立コンセントチェックモードにおいては、作業者は、上述した第一実施形態と同様に、検出器36を使用して系統電源30からの通電の有無を確認し、入力部13aにその結果を入力する。
【0084】
このように、本第二実施形態においては、コジェネレーション装置1は、系統連系出力内部経路14bの分岐点14b3から分岐され、筐体10aの外部に配設されている貯湯ユニット20(熱源機)に電力を供給する熱源機電力供給経路17を備え、第二接続用経路19は、熱源機電力供給経路17と自立負荷電力供給内部経路15bとの間に設けられ、両経路17,15bを電気的に接続可能である。
これによれば、筐体10aの外部に配設されている貯湯ユニット20に電力を供給する熱源機電力供給経路17を備えたコジェネレーション装置1においても、自立コンセント33の出力チェックを確実に実施することができる。
【0085】
また本第二実施形態に係るコジェネレーション装置1においては、系統連系出力内部経路14bには、系統連系出力内部経路14bを遮断するブレーカ14e(遮断装置)が設けられ、第二接続用経路19の一端は、ブレーカ14eの一次側に接続されている。
これによれば、ブレーカ14eが遮断されているか否かの影響を受けることなく、自立コンセント33の出力チェックを確実に実施することができる。
【0086】
なお、上述した各実施形態においては、熱源機電力供給経路17の他端の接続先を系統連系出力内部経路14bの分岐点14b3から分電盤131に変更してもよい。第一実施形態と同様な構成については同一符号を付してその説明を省略する。
この変形例においては、図10に示すように、分電盤131は、電気経路を開路または閉路する第一〜第四遮断器31a,31b,31c,31dを備えている。第一遮断器31aは、系統連系出力外部経路14aのうち接続経路32aとの接続点14a1と系統電源30との間に設けられている。第二遮断器31bは、系統連系出力外部経路14aのうち接続経路32aとの接続点14a1と系統連系出力端子10a1との間に設けられている。第三遮断器31cは、接続経路32aに設けられている。第四遮断器31dは、筐体10a外に設けられている熱源機電力供給外部経路17aに設けられている。熱源機電力供給外部経路17aの一端は、熱源機電力供給端子10a4に接続されており、熱源機電力供給外部経路17aの他端は、系統連系出力外部経路14aの分岐点14a3に接続されている。なお、熱源機電力供給内部経路17bの他端は、熱源機電力供給端子10a4に接続されている。熱源機電力供給端子10a4は、筐体10aに設けられている。
【0087】
また、上述した第一実施形態において、第二接続用経路19は、他端が自立負荷電力供給内部経路15bの分岐点15b2に接続されているが、自立負荷電力供給内部経路15bであれば、任意の場所に接続されるようにしてもよい。
また、上述した各実施形態において、第二開閉器15cと電力変換装置11b側に位置する第一開閉器14cとを合わせて1つの切替スイッチ(電源切替器17cと同様な構成のもの)で構成するようにしてもよい。
また、上述した各実施形態において、第六開閉器19aを手動で切り替えるスイッチに代えてもよい。この場合、故障検出装置19bを省略することができ、コジェネレーション装置1を低コスト化することができる。
【0088】
また、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、上述した各実施形態において、コジェネレーション装置1は燃料電池タイプのコジェネレーション装置であったが、ガスエンジンタイプのコジェネレーション装置でもよい。発電機11aがエンジン発電機である場合の構成について、図11を用いて説明する。エンジン発電機は、燃料供給装置(図示省略)から供給される燃料と空気との燃焼による熱エネルギーを回転エネルギー(運動エネルギー)に変換するエンジン52aと、この回転エネルギーから電気エネルギーである電流を生成する発電機本体52bを備えている。エンジン52aには、ガスタービンエンジン、レシプロエンジン等の内燃機関、蒸気タービンエンジン等の外燃機関が含まれる。
また、上述した各実施形態において、熱源機は貯湯槽を含まない給湯器から構成されるものでもよい。
【符号の説明】
【0089】
10…発電ユニット、10a…筐体、10a1…系統連系出力端子、10a2…自立負荷電力供給端子、10a3…熱源機電力供給端子、11…発電装置、11a…発電機、11a1…燃料電池、11b…電力変換装置、11b1…センサ、13…発電装置制御装置(故障検出部)、14…系統連系出力経路、14a…系統連系出力外部経路、14b…系統連系出力内部経路、14e…ブレーカ(遮断装置)、15…自立負荷電力供給経路、15a…自立負荷電力供給外部経路、15a…自立負荷電力供給内部経路、16…内部負荷電力供給経路、17…熱源機電力供給経路、17a…熱源機電力供給外部経路、17b…熱源機電力供給内部経路、19…第二接続用経路(接続用経路)、19a…第六開閉器(切替スイッチ)、19b…故障検出装置、33…自立コンセント。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11