Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
POWER GENERATING DEVICE AND METHOD FOR OPERATING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/102542
Kind Code:
A1
Abstract:
A power generating device is provided with a power generator (1) which generates direct current power; a power load (5); a current detector (7) which detects a current flowing between a system power supply (8) and a system connecting point (9); and a switching device (4) which supplies the power load (5) with power by switching a direct current power from the power generator (1) and an alternating current power from the system power supply (8) through the system connecting point (9).

Inventors:
MIYAUCHI SHINJI
KATOU MOTOMICHI
MORI YASUHIRO
Application Number:
PCT/JP2008/000259
Publication Date:
August 28, 2008
Filing Date:
February 19, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD (JP)
MIYAUCHI SHINJI
KATOU MOTOMICHI
MORI YASUHIRO
International Classes:
G05F1/67; H02J3/38; H01M8/00; H01M8/04
Foreign References:
JP2003244868A2003-08-29
JP2004213985A2004-07-29
JP2006067757A2006-03-09
JP2006067757A2006-03-09
JP2006012563A2006-01-12
Other References:
See also references of EP 2113979A4
Attorney, Agent or Firm:
PATENT CORPORATE BODY ARCO PATENT OFFICE (Bo-eki Bldg.123-1 Higashimachi, Chuo-k, Kobe-shi Hyogo 31, JP)
Download PDF:
Claims:
 直流電力を発生する発電機と、電力負荷と、系統電源と連系点との間を流れる電流を検知する電流検知器と、前記発電機からの直流電力と前記連系点を経由する前記系統電源からの交流電力とを切換えて前記電力負荷に供給する切換器と、を備える、発電装置。
 前記切換器の動作を制御する制御器を備え、前記制御器は、前記電流検知器により検出される電流の向きを判定する場合には、前記系統電源からの交流電力が前記電力負荷に供給されるよう前記切換器を切換え、前記発電機の余剰電力が生じた場合には、前記発電機の直流電力が前記電力負荷に供給されるよう前記切換器を切換えるよう構成されている、請求項1に記載の発電装置。
 前記発電機からの直流を入力されてその電圧を変換する第1のDC/DC変換器と、前記第1のDC/DC変換器の出力を交流に変換するDC/AC変換器とを備え、前記電力負荷は、前記切換器を介して前記第1のDC/DC変換器の出力側に電気的に接続されている、請求項1に記載の発電装置。
 前記制御器は、前記電流検知器により前記連系点から前記系統電源へ向かう電流を検知すると、前記切換器を切換えて前記発電機からの直流電力を前記電力負荷に供給するよう構成されている、請求項2に記載の発電装置。
 表示器を備え、
 前記制御器は、前記判定された前記電流の向きに関連する情報を前記表示器に表示するよう構成されている、請求項4に記載の発電装置。
 前記制御器は、前記判定された前記電流の向きが予め設定された電流の向きと逆である場合に、前記電流検知器により検知された電流の向きを反転させ、この反転させた電流に基づいて制御を行うよう構成されている、請求項4に記載の発電装置。
 前記発電機の排熱を回収した熱媒体を貯える蓄熱器を備え、前記電力負荷が前記熱媒体を加熱する電気ヒータである、請求項1に記載の発電装置。
 前記発電機が燃料電池システムであり、
 前記制御器は、前記燃料電池システムの起動処理の開始から発電開始までの間に、前記系統電源からの交流電力が前記電力負荷に供給されるよう前記切換器を切換え、前記電流検知器により検出される電流の向きを判定するよう構成されている、請求項1に記載の発電装置。
 前記燃料電池システムが、原料ガスから水素リッチな改質ガスを生成する改質器及び該改質器で改質生成された改質ガスのCO濃度を低減するCO低減器を備える水素生成装置と、前記CO濃度を低減された改質ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えており、
 前記制御器は、前記CO低減器でCO濃度を低減された改質ガスのCO濃度が所定のレベルまで低下したときから前記燃料電池の発電開始までの間に、前記切換器の切換え及び前記電流の向きの判定を行うよう構成されている、請求項8に記載の発電装置。
 前記制御器は、該制御器の電源が入ったのに応じて、前記系統電源からの交流電力が前記電力負荷に供給されるよう前記切換器を切換え、前記電流検知器により検出される電流の向きを判定するよう構成されている、請求項1に記載の発電装置。
 前記第1のDC/DC変換器から前記切換器までの電路上に、該第1のDC/DC変換器からの直流電力の電圧を前記系統電源の電圧を超えない電圧に降下させる電圧降下器を備えた、請求項3に記載の発電装置。
 前記電圧降下器が、前記発電機からの直流電力の電圧を該発電機の余剰電力量に応じて降下させる第2のDC/DC変換器で構成されている、請求項11に記載の発電装置。
 直流電力を発生する発電機と、電力負荷と、系統電源と連系点との間を流れる電流を検知する電流検知器と、前記発電機からの直流電力と前記連系点を経由する前記系統電源からの交流電力とを切換えて前記電力負荷に供給する切換器と、を備える発電装置の運転方法であって、
 前記電流検知器により検出される電流の向きを判定する場合に、前記系統電源からの交流電力が前記電力負荷に供給されるよう前記切換器を切換えるステップと、前記発電機の余剰電力が生じた場合に、前記発電機の直流電力が前記電力負荷に供給されるよう前記切り替え器を切換えるステップとを含む、発電装置の運転方法。
Description:
発電装置及びその運転方法

 本発明は、直流電力を発生する発電機と 内部電力負荷と、系統電源と連系点との間 流れる電流を検知する電流検知器と、を備 る発電装置及びその運転方法に関し、特に 電機からの直流電力と系統電源からの交流 力とを切換えて内部電力負荷に供給するた の切換器を有する発電装置及びその運転方 に関する。

 燃料電池等の発電機で直流電力を発生し これをインバータ等の電力変換器により交 電力に変換する発電装置は、一般的には、 統電源と系統連系して使用される。このよ な態様で使用される発電装置においては、 電機で発電した電力と系統電源からの電力 が、外部電力負荷(例えば、家庭の使用電力 )に供給される。

 ところで、燃料電池等の直流電力を発生 る発電機は、外部電力負荷の負荷変動に対 る出力変化速度が遅いため、発電装置から 力供給を受ける全機器の総消費電力が、発 装置から出力される出力電力を下回る場合 余剰電力が発生し、系統電源への電力の逆 流が生じる。これを防止又は緩和すること 可能な発電装置が知られている(例えば、特 許文献1及び特許文献2参照)。

 特許文献1に開示された発電システムにお いては、余剰電力が生じた時や系統側異常時 等のインバータ出力停止時に、発電機で発生 した直流電力をインバータと並列に設けられ た第1DC/DCコンバータを介して直流負荷に供給 して、余剰電力を消費させる。これにより、 余剰電力の発生時や系統側異常時等のインバ ータ出力停止時に、逆潮流を防止することが できる。

 また、特許文献2に開示された燃料電池シス テムにおいては、余剰電力が発生した時に、 燃料電池で発生した直流電力をインバータに 接続された直流負荷に供給して、余剰電力を 消費させる。図4はこの特許文献2の発電装置 構成を示すブロック図であって、特許文献2 の図1を簡略化した図である。
図4に示すように、この燃料電池システムは 燃料電池101と、燃料電池101から直流電力を 力されてその電圧を変換するDC/DC変換器102と 、DC/DC変換器102の出力を交流に変換するDC/AC 換器(インバータ)103とを備えている。DC/AC変 器103の出力側は、電源配線110によって、連 点107において系統電源106に接続されている 連系点107には、外部の交流電力負荷109が接 されている。また、電源配線110には内部交 電力負荷(ヒータ)104が接続されている。す わち、この燃料電池システムにおける燃料 池101由来の交流電力の出力側に交流電力負 104が接続されている。系統電源106と連系点10 7とを接続する電気配線には系統電源106と連 点107との間を流れる電流を検知する電流検 器105が配設されている。電流検知器105が検 した電流は制御器108に入力される。制御器10 8は、電流検知器105が検知した電流の方向が 系点107から系統電源106へ向かう方向である 、内部交流電力負荷104を作動させる。これ より、燃料電池101で発生した余剰電力が交 の態様で内部交流電力負荷104で消費され、 潮流が防止される。

特開2006-67757号公報(特に図1参照)

特開2006-12563号公報(特に図1参照)

 ところで、特許文献2の燃料電池システム においては、逆潮流の発生を検知するために は、電流検知器105で検知した電流の方向が所 定の方向であることを制御器108が認識する必 要がある。電流検知器105はCT等の電流センサ 構成され、検出対象の電流の大きさと方向 を検出する。このような電流検知器105にお ては、検出対象の電流に対するその検出部( 例えばCT(カレントトランスフォーマ)では検 コイル)の方向(以下、単に電流検知器の方向 という)が逆であると、検出対象である電流 方向を逆方向として検出する。これは、特 文献1の発電システムにおいても同様である

 そこで、従来、一般に、上述のような発 装置を設置する場合、電流検知器が所定の 向に設置されているか否か検査していた。 の検査は、施工者が、系統電源との連系点 DC/AC変換器との間の電源配線に所定の交流 荷を接続し、DC/AC変換器を停止(ゲートブロ ク)した状態でこの所定の交流負荷に系統電 から電力を供給したり停止したりし、この に電流検知器が検出した電流の方向をチェ クすることによって行っていた。従って、 電装置の設置作業に手間が掛かり、そのコ トが高く付くという問題があった。

 また、特許文献2の燃料電池システムでは、 系統異常時に、燃料電池101の直流出力を交流 に変換するDC/AC変換器103をゲートブロックし 系統電源106にDC/AC変換器103の出力電圧が印 されないようにする必要があるが、そうす と、その際に発生する余剰電力を内部交流 力負荷104で消費させることができず、系統 常に適切に対処することができないという 題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するため になされたもので、発電機で発生した直流電 力を交流に変換して系統連系しながら出力し 、電流検知器で検知した系統電源と連系点と の間の電流に基づいて内部電力負荷に余剰電 力を供給するよう構成されていて、電流検知 器の施工コストの低減が可能な発電装置を提 供することを目的とする。

 上記課題を解決するため、本発明の発電 置は、直流電力を発生する発電機と、電力 荷と、系統電源と連系点との間を流れる電 を検知する電流検知器と、前記発電機から 直流電力と前記連系点を経由する前記系統 源からの交流電力とを切換えて前記電力負 に供給する切換器と、を備える。ここで、 発明において「発電機からの直流電力」は 「発電機を源とする直流電力」を意味し、 電機から直接到来する直流電力と発電機か 中間の機器(例えばDC/DC変換器)を経由して到 来する直流電力との双方を含む。

 このような構成とすると、発電機で発生 た余剰電力を切換器によって電力負荷に供 してそこで消費させることによって逆潮流 を防止することができるとともに、連系点 経由する系統電源からの交流電力を切換器 よって電力負荷に供給することによって電 検知器の設置適否検査を行うことができる 従って、余剰電力消費用に本来備える電力 荷を電流検知器の設置適否検査に用いるこ ができることとなり、その結果、従来のよ に電流検知器の設置適否検査の際に専用の 力負荷を用意する必要がなくなるので、電 検知器の設置適否検査のコストを低減する とができる。また、発電機で発生した余剰 力を直流のまま電力負荷に供給することが きるので、系統異常時に、発電機の直流出 を交流に変換するDC/AC変換器をゲートブロ クしても、その際に発生する余剰電力を電 負荷で消費させることができる。このため 系統異常にも適切に対処することができる

 前記発電装置は、前記切換器の動作を制 する制御器を備え、前記制御器は、前記電 検知器により検出される電流の向きを判定 る場合には、前記系統電源からの交流電力 前記電力負荷に供給されるよう前記切換器 切換え、前記発電機の余剰電力が生じた場 には、前記発電機の直流電力が前記電力負 に供給されるよう前記切換器を切換えるよ 構成されていてもよい。ここで本発明にお て、「余剰電力が生じた場合に、切換器を 換える」とは、「切換器を、余剰電力を電 負荷に供給する時点で当該切換器が切換え れている状態にする」ことを意味し、必ず も余剰電力が生じたことを確認してから、 換器を切換えることを意味するものでなく 余剰電力が生じることを確認する前、すな ち電流検知器により検出される電流の向き 判定した後から余剰電力を電力負荷に供給 る直前迄であればいずれの時点であっても わない。

 前記発電装置は、 前記発電機からの直 を入力されてその電圧を変換する第1のDC/DC 換器と、前記第1のDC/DC変換器の出力を交流 変換するDC/AC変換器とを備え、前記電力負荷 は、前記切換器を介して前記第1のDC/DC変換器 の出力側に電気的に接続されていてもよい。

 前記制御器は、前記電流検知器により前 連系点から前記系統電源へ向かう電流を検 すると、前記切換器を切換えて前記発電機 らの直流電力を前記電力負荷に供給するよ 構成されていてもよい。

 このような構成とすると、電流検知器に り系統電源への電流を検知したときに発電 で発生している余剰電力を電力負荷で消費 ることができるので、逆潮流を防止するこ ができる。

 前記制御器は、前記切換器を切換えて前 系統電源からの交流電力を前記電力負荷に 給し、その際に前記電流検知器により検出 れる電流の向きを判定してもよい。

 このような構成とすると、電流検知器に り検出される電流の向きによって電流検知 の設置の適否を判定することができる。

 前記発電装置は、表示器を備え、前記制 器は、前記判定された前記電流の向きに関 する情報を前記表示器に表示するよう構成 れていてもよい。

 このような構成とすると、電流検知器が の方向を誤って設置された場合に、施工者 注意を喚起することができる。

 前記制御器は、前記判定された前記電流 向きが予め設定された電流の向きと逆であ 場合に、前記電流検知器により検知された 流の向きを反転させ、この反転させた電流 基づいて制御を行うよう構成されていても い。

 このような構成とすると、電流検知器が の方向を誤って設置された場合でもそのま 制御を行うことができるので、電流検知器 設置修正作業が不要となり、電流検知器の 工コストを低減することができる。

 前記発電機は、前記発電機の排熱を回収 た熱媒体を貯える蓄熱器を備え、前記電力 荷が前記熱媒体を加熱する電気ヒータであ てもよい。

 このような構成とすると、余剰電力を有 利用することができ、省エネルギー性を向 することができる。

 前記発電機が燃料電池システムであり、 記制御器は、前記燃料電池システムの起動 理の開始から発電開始までの間に、前記系 電源からの交流電力が前記電力負荷に供給 れるよう前記切換器を切換え、前記電流検 器により検出される電流の向きを判定する う構成されていてもよい。

 このような構成とすると、電流の向きに り逆潮流を検出する発電運転に近いタイミ グで電流検知器の設置適否検査が行われる で、電流検知器の不具合による異常の発生 確実に防止することができる。

 前記燃料電池システムが、原料ガスから 素リッチな改質ガスを生成する改質器及び 改質器で改質生成された改質ガスのCO濃度 低減するCO低減器を備える水素生成装置と、 前記CO濃度を低減された改質ガスを用いて発 する燃料電池と、を備えており、前記制御 は、前記CO低減器でCO濃度を低減された改質 ガスのCO濃度が所定のレベルまで低下したと から前記燃料電池の発電開始までの間に、 記切換器の切換え及び前記電流の向きの判 を行うよう構成されていてもよい。

 このような構成とすると、発電運転の直 に電流検知器の設置適否検査が行われるこ となるので、電流検知器の不具合による異 の発生をより確実に防止することができる

 前記制御器は、該制御器の電源が入った に応じて、前記系統電源からの交流電力が 記電力負荷に供給されるよう前記切換器を 換え、前記電流検知器により検出される電 の向きを判定するよう構成されていてもよ 。ここで「制御器の電源が入ったのに応じ 」とは、「制御器の電源が入ったのと同時 又は制御器の電源が入ったのに連動して」 いう意味である。

 前記発電装置は、前記第1のDC/DC変換器か 前記切換器までの電路上に、該第1のDC/DC変 器からの直流電力の電圧を前記系統電源の 圧を超えない電圧に降下させる電圧降下器 備えてもよい。このような構成とすると、 圧降下器から切換器に至る電路と連系点か 切換器に至る電路とを、その断面積及び長 等に関して、仕様を統一することができる

 前記電圧降下器が、前記発電機からの直 電力の電圧を該発電機の余剰電力量に応じ 降下させる第2のDC/DC変換器で構成されてい もよい。

 また、本発明に係る発電装置の運転方法 、直流電力を発生する発電機と、電力負荷 、系統電源と連系点との間を流れる電流を 知する電流検知器と、前記発電機からの直 電力と前記連系点を経由する前記系統電源 らの交流電力とを切換えて前記電力負荷に 給する切換器と、を備える発電装置の運転 法であって、前記電流検知器により検出さ る電流の向きを判定する場合に、前記系統 源からの交流電力が前記電力負荷に供給さ るよう前記切換器を切換えるステップと、 記発電機の余剰電力が生じた場合に、前記 電機の直流電力が前記電力負荷に供給され よう前記切り替え器を切換えるステップと 含む。

 このような構成とすると、電流検知器の 置適否検査のコストを低減することができ かつ、系統異常にも適切に対処することが きる。

 本発明の上記目的、他の目的、特徴、及 利点は、添付図面参照の下、以下の好適な 施態様の詳細な説明から明らかにされる。

 本発明は上記のように構成され、発電機 発生した直流電力を交流に変換して系統連 しながら出力し、電流検知器で検知した系 電源と連系点との間の電流に基づいて内部 力負荷に余剰電力を供給するよう構成され 発電装置において、電流検知器の施工のコ トを低減することが可能であるという効果 奏する。

図1は本発明の実施の形態1に係る発電 置の構成を模式的に示すブロック図である 図2は図1の発電装置の制御装置の記憶 に格納された電流検知器の設置適否検査プ グラムの内容を示すフローチャートである 図3は本発明の実施の形態2に係る発電 置の構成を模式的に示すブロック図である 図4は従来の発電装置の構成を簡略化し て示すブロック図である。 図5は図1の発電機の構成例である燃料 池システムを簡略化して示すブロック図で る。 図6は図1の発電装置の制御プログラム 切換器に関する部分を抽出して示すフロー ャートである。

符号の説明

1 発電機
2 DC/DC変換器
3 DC/AC変換器
4 切換器
5 内部電力負荷
6 DC電圧降下器
7 電流検知器
8 系統電源
9 連系点
10 制御器
10a リトライカウンタ
11 外部交流電力負荷
12 電源配線
13 電流検知器
20 排熱回収配管
20a 往路配管
20b 復路配管
21 蓄熱器
22 蓄熱量センサ
22A~22D 温度センサ
23 給湯器
24 カラン
25 蓄熱情報制御器
31 表示装置
50 燃料電池システム
51 燃料電池
52 原料ガス供給器
53 水素生成装置
54 改質器
55 CO低減器
56 酸化剤ガス供給器
57 電気出力端子
58、59 温度センサ
100 発電装置

 以下、本発明の好ましい実施の形態を、 面を参照しながら説明する。以下の実施の 態では、全ての図面を通じて同一又は相当 る部分には同じ符号を付してその重複する 明を省略する。

 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1に係る発電装 の構成を模式的に示すブロック図である。

 図1に示すように、本実施の形態1に係る 電装置は、発電機1と、DC/DC変換器(第1のDC/DC 換器)2と、DC/AC変換器3と、切換器4と、内部 力負荷5と、DC電圧降下器6と、電流器検知器 7と、制御器10と、電流検知器13と、表示装置3 1と、を備えている。

 発電機1は直流電力を発生する発電機で構 成されている。ここでは、発電機1は例えば 料電池システムで構成されている。燃料電 システムについては後で説明する。発電機1 ら出力される直流電力の電圧をDC/DC変換器2 所定の電圧に変換する。ここでは、DC/DC変 器2は例えば昇圧チョッパで構成されていて 発電機1から出力される直流電力の電圧を所 定の電圧(例えば約400V)に昇圧する。このDC/DC 換器2から出力される直流電力をDC/AC変換器3 が交流電力に変換する。ここでは、DC/AC変換 3は例えば半導体スイッチング素子からなる インバータで構成されている。DC/AC変換器3の 出力端子は電源配線12によって系統電源8との 連系点9に接続される。系統電源8は、例えば 電力会社等の商用電力網である。連系点9に は外部交流負荷11が接続される。外部交流負 11には、例えば、一般家庭で使用されるテ ビ、エアコン等の電力消費機器からなる家 内電力負荷が該当する。これにより、DC/AC変 換器3から出力される交流電力が系統電源8と 統連系しつつ外部交流負荷11に供給される

 そして、系統電源8と連系点9とを接続す 配線に電流検知器7が設置される。電流検知 7はCT(カレントトランスフォーマ)等の電流 ンサで構成され、系統電源8と連系点9とを接 続する配線を流れる電流の大きさと方向とを 検出する。

 また、DC/DC変換器2の出力端子にはDC電圧 下器6が接続されている。DC電圧降下器6は2つ の機能を有している。第1の機能は、DC/DC変換 器2から出力される直流電力の電圧(例えば400V )を系統電源8の電圧(200V)を超えない電圧に降 させる機能である。この機能により、内部 力負荷5に直流側から直流電力を供給する場 合に、交流側から交流電力が供給される場合 の最大電流値を超えないようにその電流値を 制限することができる。その結果、DC電圧降 器6から内部電力負荷5までの電路の断面積 び長さを交流側の電路の断面積及び長さと 様に設計することが可能となる。その結果 DC電圧降下器6から切換器4に至る電路と電源 線12から切換器4に至る電路とを、その断面 及び長さ等に関して、仕様を統一すること できる。

 第2の機能は、その降下させる電圧を系統 電源8の電圧を超えない範囲内で調整して、 部電力負荷5に供給する直流電力を調整する 能である。第1の機能のみを要求するのであ れば、単に直流電圧を降下できる簡単な構成 の電気機器を用いることができる。しかし、 ここでは、第2の機能をも要求するので、こ らの機能を合わせ持つDC/DC変換器(第2のDC/DC 換器)でDC電圧降下器6が構成されている。な 、内部電力負荷5の定格電圧は例えば200Vで る。DC電圧降下器6の出力端子は切換器4の一 の入力端子に接続されている。切換器4の他 方の入力端子は電源配線12に接続されており かつ切換器4の出力端子は内部電力負荷5に 続されている。切換器4は、内部電力負荷5を 選択的に(切り換えて)DC電圧降下器6と電源配 12とに接続する。内部電力負荷5は、直流及 交流の双方で動作可能な負荷で構成されて る。ここでは、内部電力負荷5は、例えば、 電気ヒータで構成されている。内部電力負荷 5は、スイッチ(図示せず)を内蔵していて、当 該スイッチの動作を後述する制御器10により 御されて、オン・オフされる。そして、電 配線12の切換器4との接続点と、電源配線12 DC/AC変換器3への接続点との間の該電源配線12 に電流検知器13が設置されている。電流検知 13は、CT等の電流センサで構成され、電源配 線12のこの部分を流れる電流の大きさを検出 る。

 表示装置31は、タッチパネル等のディス レイで構成されていて、必要な表示を行う

 制御器10は、マイコン等の演算器で構成 れていて、演算処理部、記憶部、及び指令 所要のデータを入力するため入力部を備え いる(いずれも図示せず)。制御器10は、また その処理結果を表示装置31の画面に表示す 。制御器10は、所要の情報を入力されて発電 装置の所要の構成要素を制御することにより 、発電装置全体の動作を制御する。ここで、 本発明において制御器は、単独の制御器のみ ならず制御器群をも意味する。従って、制御 器10は、必ずしも単独の制御器で構成される 要はなく、分散配置された複数の制御器を し、それらが協働して制御を行うように構 されていてもよい。

 具体的には、制御器10には、所定のプロ ラムによりリトライカウンタ10aが構築され おり、かつ電流検知器7及び電流検知器13か 電流検知信号が入力される。一方、制御器10 は、発電機1、DC/AC変換器3、切換器4、内部電 負荷5、DC電圧降下器6、及び表示装置31の動 を制御する。これにより、制御器10は、発 装置1の設置時における電流検知器7の設置適 否検査、逆潮流の防止、及び系統異常対処を 行う。これらの動作については、後で詳述す る。

 次に、発電機1の構成例としての燃料電池 システムについて説明する。図5は図1の発電 の構成例である燃料電池システムを簡略化 て示すブロック図である。

 図5に示すように、燃料電池システム50は 周知のもので構成されている。従って、こ では、その構成及び動作を簡単に説明する 燃料電池システム50は、原料ガス供給器52を 備えている。原料ガス供給器52は、例えばプ ンジャーポンプで構成されていて、都市ガ インフラ(図示せず)から供給される原料ガ (例えば天然ガスを主成分とする都市ガス)を 昇圧し、これを水素生成装置53に供給する。 素生成装置53は、改質器54とCO低減器55とを えている。改質器54は原料ガス供給器52から 給される原料ガスを改質して水素リッチな 質ガスを生成する。CO低減器55は改質器54で 成された改質ガスのCOの濃度を所定のレベ (一般には10ppm以下)にまで低減する。具体的 は、CO低減器55は、変成器及びCO酸化器の少 くともいずれかで構成されている。変成器 、改質ガス中のCOの濃度を変成反応により 減する。CO酸化器は、改質ガス中のCOの濃度 酸化により低減する。ここでは、CO低減器55 は、変成器とCO酸化器とで構成されている。C O低減器55でCOの濃度を低減された改質ガスは 料ガスとして燃料電池51のアノードに供給 れる。燃料電池51は周知のもので構成されて いる。燃料電池51のカソードには酸化剤ガス 給器56から酸化剤ガスが供給される。酸化 ガス供給器56は、例えばブロア等で構成され ていて、外気(空気)を吸入してこれを酸化剤 スとして供給する。燃料電池51は、供給さ る燃料ガスと酸化剤ガスとがアノード及び ソードで発電反応して電気を発生する。発 反応に寄与しなかった燃料ガス及び酸化剤 スは、それぞれ、燃料電池51の外部に排出さ れる。一方、発生した電気は電気出力端子57 ら図1のDC/DC変換器2へ出力される。また、燃 料電池システム50は、変成器及びCO酸化器の 度をそれぞれ検出する温度センサ58及び温度 センサ59を備えている。温度センサ58及び温 センサ59でそれぞれ検出された変成器の温度 及びCO酸化器の温度は制御器10に入力される 制御器10は、入力される変成器の温度及びCO 化器の温度がそれぞれ所定の閾値温度に達 た場合に、CO低減器55でCO濃度を低減された 質ガスのCOの濃度が上述の所定のレベルに で低減されたと判定する。

 次に、上述のように構成された本実施の 態1に係る発電装置の動作を詳細に説明する 。発電装置の一般的な動作は良く知られてい るので、以下には、本発明に特有の動作を重 点的に説明する。

 まず、本発明を特徴付ける切換器4に関連 する動作を説明する。図6は、図1の発電装置 制御プログラムの切換器に関する部分を抽 して示すフローチャートである。

 この制御プログラムは、制御器10の記憶 (図示せず)に格納されおり、制御器10はその 算処理部でこのプログラムを実行すること より発電装置1の動作を制御する。

 図6に示すように、制御器10は、まず、現 時刻が、制御器10の電源が入った時点か否 判定する(ステップS101)。具体的には、発電 置1は、その設置時に系統電源8に連系点9に いて接続される(図1参照)。これにより、制 器10の電源が入る(制御器10がオンする)。制 器10は、その電源が入ると、まず、初期化処 理を行う。その後、個々の処理を開始する。 ここでは、制御器10は、初期化処理に続いて 現在時刻が、自分自身の電源が入った時点 あるか否か判定する。制御器10は、初期化 理に続いて当該判定を行った場合には、現 時刻が制御器10の電源が入った時点であると 判定し、そうでない場合には、現在時刻が制 御器10の電源が入った時点でないと判定する

 制御器10は、現在時刻が制御器10の電源が 入った時点であると判定した場合には(ステ プS101でYES)、電流検知器7の設置適否検査(ス ップS104)を遂行し、その中で切換器4をAC側( 系点9側)に切換える(ステップS105)。電流検 器7の設置適否検査(ステップS104)については で詳しく説明する。その後、スタートに戻 。

 一方、制御器10は、現在時刻が制御器10の 電源が入った時点でないと判定した場合には (ステップS101でNO)、現在時刻が発電開始前の 定期間内か否か判定する(ステップS102)。こ で、本発明において、「発電開始前の所定 間」とは、「燃料料電池システム50の起動 理の開始から燃料電池51の発電開始までの間 の期間」をいう。なお、この判定は、「発電 開始前の所定期間」のうちでも、「CO低減器5 5でCO濃度を低減された改質ガスのCO濃度が上 の所定のレベル(10ppm以下)にまで低下したと きから燃料電池51の発電開始までの期間」に うことが好ましい。CO低減器55でCO濃度を低 される改質ガスのCO濃度が上述の所定のレ ルにまで低下したか否かは、上述のように 制御器10が、入力される変成器の温度及びCO 化器の温度がそれぞれ所定の閾値温度に達 たか否かにより判定する。なお、CO低減器55 でCO濃度を低減された改質ガスのCO濃度を検 する濃度センサを設け、制御器10が、その濃 度センサで検出されるCO濃度をモニタするこ により、CO低減器55でCO濃度を低減された改 ガスのCO濃度が上述の所定のレベルにまで 下した否か判定しても良い。

 制御器10は、現在時刻が発電開始前の所 期間内であると判定した場合には(ステップS 102でYES)、電流検知器7の設置適否検査(ステッ プS104)を遂行し、その中で切換器4をAC側(連系 点9側)に切換える(ステップS105)。その後、ス ートに戻る。電流検知器7は、家庭において 他の電化製品を設置するための電気工事を行 う場合に取り外される場合があり、その場合 に、正常な方向に設置されない可能性がある 。また、電流検知7の設置後、時間の経過に り電流検知器7が故障する可能性がある。そ で、このように、「発電開始前の所定期間 に電流検知器7の設置適否検査(ステップS104) を遂行することにより、電流検知器7の不具 により発電装置1に異常が発生することを確 に防止することができる。

 一方、制御器10は、現在時刻が発電開始 の所定期間内でないと判定した場合には(ス ップS102でNO)、発電機1の余剰電力が発生し か否かを判定する(ステップS103)。

 制御器10は、発電機1の余剰電力が発生し と判定した場合には(ステップS103でYES)、切 器4をDC側(DC/DC変換器2側)に切換える(ステッ S106)。その後、逆潮流の防止又は系統異常 処を行った(ステップS107)後、スタートに戻 。余剰電力が発生していないと判定した場 には(ステップS103でNO)、そのままスタートに 戻る。

 次に、上述の切換器4の切換が行われる、 電流検知器7の設置適否検査、逆潮流の防止 及び系統異常対処について順に説明する。

 まず、発電装置の設置時における電流検 器7の設置適否の判定について説明する。

 図2は、制御器10の記憶部(図示せず)に格 された電流検知器7の設置適否検査プログラ の内容を示すフローチャートである。制御 10はその演算処理部でこのプログラムを実 することにより、電流検知器7の設置適否検 を遂行する。

 本実施の形態では、施工者が、発電装置 設置時に、電流検知器7(正確にはその検出 (例えばCT(カレントトランスフォーマ)の検出 コイル)を系統電源8と連系点9との間の配線に 接続し、制御器10に出力信号線を接続する。 の後、これらの施工が適正に行われた否か 確認するため、制御器10により電流検知器7 設置適否検査を行う。この設置適否検査は 電流検知器7の検出部の方向のみならず配線 等の所要の作業の適否についても行われる。

 具体的には、図1及び図2に示すように、 ず、制御器10は、リトライカウンタ10aのカウ ント値(以下、リトライカウント値という)を0 に設定する(ステップS1)。

 次いで、制御器10は、電流検知器7が検出 た系統電源の受電端における3相電流のうち 、U相及びW相の電流の値(以下、受電端電流値 という)を取得し、これを検査値Aとして保存 る(ステップS2)。

 次いで、制御器10は、内部電力負荷5を電 配線12に接続するよう、切換器4を切り換え その後、内部電力負荷5をオンする(動作さ る)(ステップS3)。この時、制御器10が、発電 1及びDC/AC変換器3を停止させることは言うま でもない。また、内部電力負荷5のオン・オ は内部電力負荷5が内蔵するスイッチ(図示せ ず)を制御器10が動作させることにより行われ る。これにより、系統電源から交流電力が電 力負荷5に供給される(図1に実線矢印で示す)

 次いで、制御器10は、この時のU相及びW相 の受電端電流値を取得し、これを検査値Bと て保存する(ステップS4)。

 次いで、制御器10は、上述の内部電力負 5のオンから所定時間経過後、内部電力負荷5 をオフする(停止させる)(ステップS5)。ステッ プS3で内部電力負荷5をオンしてステップS4で 部電力負荷5をオフするまでの時間(内部電 負荷5のオン時間)は、例えば0.1秒である。

 次いで、制御器10は、内部電力負荷オン におけるU相及びW相の受電端電流値である検 査値Bの符号(電流の方向)を、その記憶部に予 め記憶されたU相及びW相の受電端電流の所定 符号(電流の方向)と対比し、検査値Bの符号 所定の符号と逆か否か判定する(ステップS6) 。検査値Bの符号が逆でない場合には、ステ プS8に進む。ここで、検査値Bの符号が逆で いということは、電流検知器7が正規の方向 設置されたことを意味する。

 一方、検査値Bの符号が逆である場合には 、ステップS7に進む。ここで、検査値Bの符号 が逆であるということは、電流検知器7が正 の方向とは逆の方向に設置されたことを意 する。ステップ7において、制御器10は、こ 以降、電流検知器7から入力されるU相及びW の受電端電流値を、その符号を反転して、 御に用いるようその動作を設定する。これ より、制御器10は、この後、入力されるU相 びW相の受電端電流値の符号を反転し、この 号が反転されたU相及びW相の受電端電流値 用いて逆潮流の防止及び系統異常対処時に ける余剰電力処理を行う。このため、電流 知器7が、正規の方向とは逆の方向に設置さ た場合でも、その修正作業を行う必要が無 なり、電流検知器7の設置コストが低減され る。

 次いで、ステップS8において、制御器10は 、検査値Bと検査値Aとの差分が、その記憶部 予め記憶された所定の閾値以上であるか否 判定する(ステップS9)。ここで、当該差分が 所定の閾値以上であるということは、電流検 知器7が正常に設置されたことを意味する。 って、当該差分が所定の閾値以上である場 には、制御器10は、電流検知器5が正常であ 旨を表示装置31に表示し(ステップS9)、その 、この検査を終了する。

 一方、当該差分が所定の閾値未満である いうことは、電流検知器7が正常に設置され ていない(電流検知器7の配線外れ、電流検知 7の信号線の断線等)の疑いがあることを意 する。そこで、当該差分が所定の閾値未満 ある場合には、制御器10は、リトライカウン ト値が、その記憶部に予め記憶された所定の 閾値以上であるか否か判定する(ステップS9) そして、リトライカウント値が所定の閾値 満であると、リトライカウント値を「1」イ クリメントし(ステップS11)、ステップS2に戻 る。

 これ以降、ステップS8で検査値Bと検査値A との差分が所定の閾値以上である場合には、 上述のようにステップS9を経てこの検査を終 する。この場合は、最初のステップS8にお て、ノイズ等の外乱要因により誤って電流 知器7の設置が不良と判定されたことを意味 る。しかし、そうでない場合には、制御器1 0は、リトライカウント値が所定の閾値に到 するまで、ステップS11,S2~8,S10を繰り返し、 テップS8において、リトライカウント値が所 定の閾値に到達すると、電流検知器7が異常 ある旨を表示装置31に表示し(ステップS12)、 の後、この検査を終了する。これにより、 流検知器7の設置が不良であることが確定さ れる。そして、この表示装置31への電流検知 7の異常表示により、電流検知器7の設置状 の確認と修正作業の必要なことが施工者に 起される。そして、施工者によって電流検 器7の設置状態の修正作業が完了すると、施 者が制御器10の入力部に所定の指令を入力 る。これにより、制御器10は、再度、上述の 電流検知器7の設置適否検査を行う。それで 、電流検知器7の異常が表示される場合には 施工者は、制御器10に、電流検知器7が正常 ある旨表示されるまで、修正作業を繰り返 。

 次に、発電装置の逆潮流の防止、及び系統 常時における対処について説明する。
図1において、制御器10はその入力部に所定の 指令(発電機1に発電を開始させる旨の指令(例 えば発電要求))が入力されると、内部電力負 5をDC電圧降下器6に接続するよう、切換器4 切り換える(DC側に切換える)。ここで、切換 4を、逆潮流又は系統異常に関連して余剰電 力が発生した後、DC側に切換えてもよい。上 の図6についての説明において、「余剰電力 が生じた場合に、切換器4をDC側に切換える」 とは、「切換器4を、余剰電力を内部電力負 5に供給する時点で当該切換器4がDC側に切換 られている状態にする」ことを意味する。 して、制御器10は、発電装置1の全体を制御 て発電運転を行う。発電運転においては、 電機1が発電した直流電力がDC/DC変換器2で昇 圧され、DC/AC変換器3で交流に変換されて外部 交流電力負荷11に供給される。制御器11は、 本的に外部交流電力負荷11の消費電力の変動 に追随して発電するよう発電機1を制御する 、追随し切れずに、外部交流電力負荷11の消 費電力が発電機1の発電量を上回ると、その 回る分(不足分)の電力が系統電源8から連系 9を経て外部交流電力負荷11に供給される。 方、追随し切れずに、外部交流電力負荷11の 消費電力が発電機1の発電量を下回ると、制 器10は以下のような逆潮流防止制御を行う。
制御器10は、発電機1が発電している間、電流 検知器7が検出するU相及びW相の受電端電流値 の符号(上述のようにその符号が反転される 合にはその反転された符号)を監視する。こ 符号は、通常時、すなわち系統電源8から外 部交流電力負荷11に電力が供給されている時 、系統電源8から連系点9に向かう電流の方 を表する符号であるが、逆潮流時には、連 点9から系統電源8に向かう電流の方向を表す 符号になる。そこで、制御器10は、U相及びW の受電端電流値の符号が、連系点9から系統 源8に向かう電流の方向を表す符号になると 、逆潮流が発生していると判定する。そして 、制御器10は、内部電力負荷5をオンするとと もに、電流検知器7から入力されるU相及びW相 の受電端電流値に基づいて余剰電力を算出し 、この算出した余剰電力に相当する電力とな るようDC電圧降下器6の出力を調節する。これ により、発電機1で発生した余剰電力がDC/DC変 換器2、DC電圧降下器6、及び切換器4を経て内 電力負荷5に供給されて(図1に点線矢印で示 )、そこで消費される。その一方、制御器10 、電流検知器7を通じて検知される逆潮流が 無くなる(U相及びW相の受電端電流値の符号に より逆潮流と判定しなくなる)まで、発電機1 発電電力を低下するよう制御する。これに り、逆潮流が防止される。
また、制御器10は、発電機1が発電している間 、電流検知器13が検出する電源配線12の電流 の大きさを監視する。系統異常とは、具体 には系統の停電を指すが、これが発生する 、DC/AC変換器3から電源配線12を通って外部交 流負荷11に向かって瞬間的に異常電流が流れ 。そこで、制御器10は、電流検知器13で検出 される電流値の大きさが所定の閾値以上にな ると、系統異常(停電)が発生したと判定する そして、制御器10は、DC/AC変換器3をゲート ロックするとともに内部電力負荷5をオンす 。このゲートブロックにより、この発電装 (正確にはDC/AC変換器3)によってその出力電 が系統(系統電源8)に印加されることが防止 れる。一方、発電機1はその追随性に限度が るので瞬時に発電を停止することができず このため、一時的に余剰電力が発生する。 かし、この発電機1で発生した余剰電力がDC/ DC変換器2、DC電圧降下器6、及び切換器4を経 内部電力負荷5に供給されて、そこで消費さ る。これにより、発電装置は系統異常に適 に対処することがきる。

 ここで、特に以下の点を強調しておく。 なわち、逆潮流時における余剰電力を消費 ることのみを考慮するのであれば、内部電 負荷5にDC/AC変換器3より発電機1側の電力供 経路(本実施の形態ではDC/DC変換器2の出力端 )から直流電力を供給する必要は無く、DC/AC 換器3の出力側の電力供給路(電源配線12)か 内部電力負荷5に交流電力を供給すれば済む この場合、切換器4は不要となる。しかし、 逆潮流時と系統異常時との双方における余剰 電力を消費することを考慮すると、このよう な構成では系統異常時にはDC/AC変換器3がゲー トブロックされてしまうので、このゲートブ ロックにより発電機1で発生する余剰電力を 部電力負荷5に供給することができない。そ で、本実施の形態の発電装置は、上述のよ に、内部電力負荷5にDC/AC変換器3より発電機 1側の電力供給経路から直流電力を供給する うに構成されている。また、例えば、発電 がガスエンジンを用いた発電機で構成され ような場合には、その電力負荷(出力電力)の 変化に対するその発電の追随性が優れている (応答速度が高い)ため、系統異常発生時に瞬 に発電を停止することができ、余剰電力が 生しない。そこで、このような発電機を用 る発電システムでは、DC/AC変換器の出力側 電力供給路から内部電力負荷に交流電力を 給するように構成すれば済む。しかし、そ 電力負荷の変化に対するその発電の追随性 劣る(応答速度が低い)発電機1には上述の構 は必須である。燃料電池は起動及び停止に 間が掛かるため、このような発電機の典型 である。従って、燃料電池を用いる発電シ テムには本発明が特に有効である。

 以上に説明したように、本実施の形態の 電装置によれば、1つの内部電力負荷5に対 発電装置からの直流電力と系統電源8からの 流電力とを切換器4を介して選択的に供給す ることができるので、電流検知器7の設置適 検査と余剰電力消費とを1つの内部電力負荷5 を用いて行うことができる。換言すれば、余 剰電力消費用に本来備える内部電力負荷5を 流検知器7の設置適否検査に用いることがで る。このため、従来のように電流検知器7の 設置適否検査の際に専用の電力負荷を用意す る必要がないので、電流検知器の設置適否検 査のコストを低減することができる。また、 電流検知器7の設置適否の検査を自動的に行 ことができるので、電流検知7の設置適否の 査を簡素化することができる。さらに、電 検知器7の方向が正規の方向とは逆の方向に 設置されてもそのままで逆潮流防止及び系統 異常対処の制御を行うことができるので、電 流検知7の方向の誤設置を修正する作業が不 となる。このため、電流検知器7の施工コス が低減される。

 [変形例]
 上記の構成例では、電流検知器7が誤設置さ れた場合に、電流検知器7で検知される電流 符号を反転して制御に用いることにより、 流検知器7の設置修正作業を不要とした。こ に対し、本変形例では、制御器10が電流検 器7で検知される電流の符号が正規の方向と であると判定した場合には、制御器10は、 の逆であると判定した電流の向きをその旨 警告のメッセージとともに表示装置31の画面 に表示する。これより、施工者に、電流検知 器7がその方向を誤って設置された旨の注意 喚起される。施工者は、この表示を見て、 流検知器7の設置修正作業を行う。

 (実施の形態2)
 図3は本発明の実施の形態2に係る発電装置 構成を模式的に示すブロック図である。

 本実施の形態の発電装置は、実施の形態1 の発電装置における内部電力負荷5の具体的 成を例示したものである。従って、本実施 形態の発電装置の基本的構成は実施の形態1 発電装置と同じであるので、以下、相違点 み説明する。

 図3において、内部電力負荷5は電気ヒー で構成されている。詳しく説明すると、本 施の形態の発電装置100は、蓄熱器21と蓄熱情 報制御器25とを備えている。蓄熱器21は、こ では、いわゆる積層沸き上げ方式の貯湯タ クで構成されている。この貯湯タンクから る蓄熱器21と発電機1とが排熱回収配管20によ って接続されている。発電機1の内部には熱 体流路(図示せず)が形成されている。排熱回 収配管20は往路配管20aと復路配管20bとで構成 れていて、蓄熱器21の下部が往路配管20aに って発電機1の熱媒体流路の入口に接続され 発電機1の熱媒体流路の出口が復路配管20bに よって蓄熱器21の上部に接続されている。そ て、図示されないポンプによって、熱媒体 蓄熱器21の下部から出て、往路配管20a、発 機1の熱媒体流路、及び復路配管20bを通って 熱機21の上部に戻るように循環される。熱 体は、ここでは温水(湯)である。これにより 、熱媒体が発電機1の排熱を回収して昇温し この昇温した熱媒体が、蓄熱器21の内部に、 下から上へ順に温度が高くなるように貯留さ れる。その結果、発電機1の排熱が蓄熱器21に 蓄えられる。蓄熱器21の上部には給湯配管25 基端が接続されていて、この給湯配管の途 及び先端に、それぞれ、バックアップ用の 湯器23及び給湯端末としてのカラン24が設け れている。このカラン24を開けることによ て、蓄熱器21から熱媒体たる温水が給湯配管 25を通じて取り出され、ユーザの利用に供さ る。また、万一、蓄熱器21内に熱媒体が無 なった場合には、給湯器23のバックアップ運 転により該給湯器23から温水(熱媒体)がカラ 24に供給される。

 そして、排熱回収配管20の復路配管20bに 内部電力負荷5である電気ヒータが設けられ いる。これにより、電気ヒータがオンする 、該電気ヒータによって復路配管20bを流れ 熱媒体が昇温される。その結果、余剰電力 熱に変換されて蓄熱器21に蓄えられ、有効 利用される。

 蓄熱器21にはさらに蓄熱量センサ22が配設 されている。蓄熱量センサ22は、複数(ここで は4つ)の温度センサ22A,22B,22C,22Dを有し、この 数の温度センサ22A,22B,22C,22Dは、例えばサー スタ等で構成されていて、貯湯タンクから る蓄熱器21の側壁に鉛直方向に所定間隔で 設されている。この複数の温度センサ22A,22B, 22C,22Dで検出される温度は蓄熱情報制御器25に 入力される。蓄熱情報制御器25は、温度セン 22A,22B,22C,22Dで検出される温度と、蓄熱器21 鉛直方向における各温度センサに対応する 位毎の容積と、に基づいて蓄熱器21の蓄熱量 を算出し、これを制御器10に出力する。制御 10は、この蓄熱量に基づいて発電機1の発電 制御し、この蓄熱量が蓄熱器21の満量に相 する閾値以上となると発電を停止する。

 次に、以上のように構成された発電装置 、電流検知器の設置適否検査、逆潮流防止 系統異常対処の動作を説明する。

 本実施の形態の電流検知器の設置適否検査 実施の形態1における電流検知器の設置適否 検査(図2のフローチャート)と基本的に同じで ある。但し、以下の点が考慮されている。
すなわち、図2のフローチャートのステップS3 ~S4において、制御器10は、電力負荷5としての 電気ヒータ5を瞬時的にオン及びオフし、そ オフ時(ステップS2)及びオン時(ステップS3)に おける電流検知器7からの受電端電流値を取 する。これは、電力負荷5が電気ヒータであ 、発電装置100が停止していて、熱媒体が循 されていない状態でこの電気ヒータによっ 熱媒体を加熱するため、排熱回収配管20内 熱媒体が過熱されないように通電時間を短 するものである。また、電気ヒータは抵抗 荷であるため、制御器10は、有効電力の変化 のみを電気ヒータのオン及びオフによる有効 な受電端電流値の変化として扱う。これによ り、実施の形態1と同様に電流検知器7の施工 ストが低減されかつ電流検知7の設置適否の 検査が簡素化される。
本実施の形態における逆潮流防止及び系統異 常対処の動作は実施の形態1における逆潮流 止及び系統異常対処の動作と基本的に同じ ある。但し、電力負荷5としての電気ヒータ5 で消費された電力は、熱として排熱回収配管 20内の熱媒体に伝達されて蓄熱器21に蓄えら る。これにより、余剰電力が有効利用され その結果、発電装置100の省エネルギー性が 上する。

 以上に説明したように、本実施の形態の 電装置によれば、実施の形態1で得られる効 果に加えて、逆潮流時及び系統異常時に発生 する余剰電力を有効に利用することができる という効果が得られる。

 上記説明から、当業者にとっては、本発 の多くの改良や他の実施形態が明らかであ 。従って、上記説明は、例示としてのみ解 されるべきであり、本発明を実行する最良 態様を当業者に教示する目的で提供された のである。本発明の精神を逸脱することな 、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に 変更できる。

 本発明の発電装置は、発電機で発生した 流電力を交流に変換して系統連系しながら 力し、電流検知器で検知した系統電源と連 点との間の電流に基づいて内部負荷に余剰 力を供給するよう構成されていて、電流検 器の施工コストの低減が可能な発電装置等 して有用である。