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JP6271406B2 - 電力供給システム - Google Patents

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JP6271406B2
JP6271406B2 JP2014248547A JP2014248547A JP6271406B2 JP 6271406 B2 JP6271406 B2 JP 6271406B2 JP 2014248547 A JP2014248547 A JP 2014248547A JP 2014248547 A JP2014248547 A JP 2014248547A JP 6271406 B2 JP6271406 B2 JP 6271406B2
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Description

この発明は電力供給システムに関する。
商用電源から電気負荷に至る給電路に接続可能な発電機器と、電気負荷に接続可能であると共に、内燃機関で駆動される発電機と内燃機関の冷却水との熱交換によって生成される熱エネルギを熱負荷に供給可能な熱交換器とを備えたコージェネレーション装置と、給電路において電気負荷と発電機器とを接続・遮断するスイッチの動作を制御する制御ユニットとを備えた電力供給システムは従来より知られており、その一例として特許文献1記載の技術を挙げることができる。
特許文献1記載の技術にあっては、商用電源の停電を検出する停電検出手段を備え、停電が検出されたとき、コージェネレーション装置の内燃機関を起動するように構成している。
特開2009−008048号公報
特許文献1記載の技術の場合、コージェネレーション装置は内燃機関が制御ユニットの指示に応じて自動的に始動・停止されるように構成されるが、緊急災害時のタフネス性を向上させるため、内燃機関を、ユーザ(使用者)がリコイルスタータを手で引いて操作して始動するような構造にすることも考えられる。
そのような場合、ユーザ自らが内燃機関を始動してコージェネレーション装置を起動させる、あるいは内燃機関を停止してコージェネレーション装置を停止させるタイミングを把握する必要が生じる。
しかしながら、ユーザは家事などの他の仕事に追われることから、起動あるいは停止させるタイミングを的確に把握することが困難であり、起動が遅れて電気負荷への電力の供給が不足する、あるいは内燃機関の動作を不要に継続させて燃料を浪費するなどの不都合が生じ得る。
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、商用電源から電気負荷に至る給電路に接続可能な発電機器と、ユーザのリコイルスタータの操作によって始動可能な内燃機関を有するコージェネレーション装置とを備えた電力供給システムにおいて、ユーザにコージェネレーション装置を起動あるいは停止させるタイミングを的確に把握させるようにした電力供給システムを提供することにある。
上記した課題を解決するために、請求項1にあっては、商用電源から電気負荷に至る給電路に接続可能な発電機器と、前記電気負荷に接続可能であると共に、ユーザのリコイルスタータの操作によって始動可能な内燃機関で駆動される発電機と前記内燃機関の冷却水との熱交換によって生成される熱エネルギを熱負荷に供給可能な熱交換器とを備えたコージェネレーション装置と、前記給電路において前記電気負荷と前記発電機器とを接続・遮断するスイッチをオン・オフして前記電気負荷への電力の供給を制御する制御ユニットとを備えた電力供給システムにおいて、前記制御ユニットは、前記商用電源の停電あるいは復電を検出する停電・復電検出手段と、前記停電が検出されたとき、前記電気負荷の需要が前記発電機器の供給電力を超えるか否か判定する電気負荷需要判定手段と、前記電気負荷の需要が前記発電機器の供給電力を超えると判定されるとき、ユーザに前記リコイルスタータを操作して前記内燃機関を始動して前記コージェネレーション装置を起動するように報知手段を介して操作を促す一方、前記復電が検出されたとき、ユーザに前記内燃機関を停止するように前記報知手段を介して操作を促すユーザ操作督促手段とを備える如く構成した。
請求項2に係る電力供給システムにあっては、前記制御ユニットは前記熱エネルギに対する前記熱負荷の需要を検出する熱負荷需要検出手段を備えると共に、前記熱負荷の需要が検出されたとき、前記ユーザ操作督促手段は、ユーザに前記リコイルスタータを操作して前記内燃機関を始動するように前記報知手段を介して操作を促す如く構成した。
請求項3に係る電力供給システムにあっては、前記制御ユニットは前記電気負荷と熱負荷の需要の増減を予測する需要予測手段を備えると共に、前記予測された電気負荷と熱負荷の需要の増減に基づき、前記電気負荷と熱負荷の需要が増減する前に、ユーザに前記リコイルスタータを操作して前記内燃機関を始動するように前記報知手段を介して操作を促す、あるいはユーザに前記内燃機関を停止するように前記報知手段を介して操作を促す如く構成した。
請求項1に係る電力供給システムにあっては、商用電源の停電あるいは復電を検出し、停電が検出されたとき、電気負荷の需要が発電機器の供給電力を超えるか否か判定し、電気負荷の需要が発電機器の供給電力を超えると判定されるとき、ユーザにリコイルスタータを操作して内燃機関を始動してコージェネレーション装置を起動するように報知手段を介して操作を促す一方、復電が検出されたとき、ユーザに内燃機関を停止するように報知手段を介して操作を促す如く構成したので、ユーザは報知手段を介して内燃機関を始動してコージェネレーション装置を起動させる、あるいは内燃機関を停止してコージェネレーション装置を停止させるタイミングを的確に把握することができ、よって起動が遅れて電気負荷への電力の供給が不足する、あるいは不要に動作を継続させて燃料を浪費するなどの不都合が生じるのを確実に回避することができる。
請求項2に係る電力供給システムにあっては、熱エネルギに対する熱負荷の需要を検出すると共に、熱負荷の需要が検出されたとき、ユーザにリコイルスタータを操作して内燃機関を始動するように報知手段を介して操作を促す如く構成したので、上記した効果に加え、熱負荷の需要があるとき、ユーザは報知手段を介して内燃機関を始動してコージェネレーション装置を起動させるタイミングを的確に把握することができ、よって起動が遅れて熱負荷への熱エネルギの供給が不足するなどの不都合が生じるのを確実に回避することができる。
請求項3に係る電力供給システムにあっては、電気負荷と熱負荷の需要の増減を予測すると共に、予測された電気負荷と熱負荷の需要の増減に基づき、電気負荷と熱負荷の需要が実際に増減する前に、ユーザにリコイルスタータを操作して内燃機関を始動するように報知手段を介して操作を促す、あるいはユーザに内燃機関を停止するように報知手段を介して操作を促す如く構成したので、上記した効果に加え、起動が遅れて電気負荷への電力または熱負荷への熱エネルギの供給が不足する、あるいは停止が遅れて内燃機関の動作を不要に継続させて燃料を浪費するなどの不都合が生じるのを一層確実に回避することができる。
この発明の第1実施形態に係る電力供給システムを全体的に示す概略図である。 図1に示す電力供給システムの制御ユニットの処理を示すフロー・チャートである。 図1に示す電力供給システムの商用電源の停電時の動作を示す、図1と同様の概略図である。 同様に、図1に示す電力供給システムの商用電源の停電時の動作を示す、図1と同様の概略図である。 図1に示す電力供給システムの商用電源の復電時の動作を示す、図1と同様の概略図である。 同様に、図1に示す電力供給システムの商用電源の復電時の動作を示す、図1と同様の概略図である。 この発明の第2実施形態に係る電力供給システムの制御ユニットの処理を示す、図2と同様のフロー・チャートである。
以下、添付図面に即してこの発明に係る電力供給システムを実施するための形態について説明する。
(第1実施形態)
図1はこの発明の第1実施形態に係る電力供給システムを全体的に示す概略図である。
図1において符号10は電力供給システムを示し、電力供給システム10は、家屋内に配置され、商用電源(商用電力系統)12から第1電気負荷14と第2電気負荷16に至る給電路20に接続可能な発電機器22と、第1、第2電気負荷14,16に給電路20を介して接続可能なコージェネレーション装置24と、給電路20において第1、第2電気負荷14,16と発電機器22とを接続・遮断するスイッチMC1とMC2をオン・オフして第1、第2電気負荷14,16への電力の供給を制御する制御ユニット26とを備える。尚、図1以降において、電力の流れを太い実線で示す。
第1電気負荷14は商用電源12の正常時にのみ使用される電気負荷からなると共に、第2電気負荷16は商用電源12の停電時にも使用される電気負荷からなる。
発電機器22は、図示は省略するが、電気自動車に搭載されるバッテリ、太陽光で発電する発電ユニットなどからなる。
コージェネレーション装置24は、内燃機関(以下「エンジン」という)24aと、エンジン24aで駆動される発電機24bとエンジン24aの冷却水との熱交換によって生成される熱エネルギを、貯湯タンクなどの熱負荷30に供給可能な熱交換器24cとからなる、公知の構造を備える。エンジン24aはリコイルスタータ24a1を備え、ユーザのリコイルスタータ24a1の操作によって始動可能に構成される。
給電路20は途中で分岐されて第1分岐路20aを介して第1電気負荷14に接続されると共に、その下流でさらに分岐されて第2分岐路20bを介して第2電気負荷16に接続される。給電路20は分電盤32に接続され、分電盤32においてスイッチMC1は第1分岐路20aと第2分岐路20bの分岐点の間に配置されると共に、スイッチMC2は第2分岐路20bの分岐点の下流に配置される。
制御ユニット26は、CPU,ROM,RAM、入出力回路などを備えるマイクロコンピュータから構成され、後述する如く、商用電源12の電力の供給が停止される停電・あるいは電力の供給が回復される復電などを検出し、検出結果に応じてスイッチMC1,MC2をオン・オフして商用電源12あるいは発電機器22から第1、第2電気負荷14,16への電力の供給を制御する。尚、図1でスイッチMC1,MC2のオン・オフは商用電源12が正常時にあるときの状態を示す。
また、制御ユニット26はユーザにリコイルスタータ24a1を操作してエンジン24aを始動してコージェネレーション装置24を起動させることを督促(報知)するための報知手段26aを備える。報知手段26aはディスプレイとオーディオ機器のいずれか、あるいはその双方からなる。
熱負荷30は熱バッファ(貯湯タンクなど)34を介して熱源(ボイラなど)36に接続されて熱バッファ34から熱(温水、熱風などの熱エネルギ)の供給を受ける。熱バッファ34と熱源36は熱制御ユニット40に接続される。熱制御ユニット40も制御ユニット26と同様にマイクロコンピュータから構成され、制御ユニット26の指令を受けて熱バッファ34と熱源36の動作を制御する。尚、図1以降において、熱の流れを太い破線で示す。
図2は図1に示す電力供給システム10の制御ユニット26の処理を示すフロー・チャート、図3と図4は図1に示す電力供給システム10の商用電源12の停電時の動作を示す、図1と同様の概略図、図5と図6は電力供給システム10の商用電源12の復電時の動作を示す、図1と同様の概略図である。
以下説明すると、図2フロー・チャートにあっては、S10において商用電源12が停電したか否か判断(判定)する。この判断は図示しない電圧・電流センサの出力などから商用電源12の供給電力を監視することで行う。
S10で否定されるときはS12に進み、MC1をオンし,MC2をオフする。この結果、図1に示す如く、第1、第2電気負荷14,16には商用電源12の電力が供給されると共に、必要に応じて発電機器22からも電力が供給(連系発電)される。
さらに、コージェネレーション装置24において、ユーザがリコイルスタータ24a1を操作してエンジン24aを始動させた場合、第1、第2電気負荷14,16にはコージェネレーション装置24の発電機24bからも電力が供給(連系発電)されると共に、熱負荷30には熱交換器24cから熱(熱エネルギ)が供給される。
図2フロー・チャートにおいて、他方、S10で肯定される(商用電源12の停電が検出される)ときはS14に進み、MC1をオフし、MC2をオンする。この結果、図3に示す如く、第1電気負荷14への商用電源12からの電力の供給は停止されると共に、第2電気負荷16には発電機器22から電力が供給される。
図2フロー・チャートにおいては次いでS16に進み、電気負荷の需要が大きいか、具体的には第2電気負荷16の需要が発電機器22の供給電力を超えるか、より具体的には第2電気負荷16の需要が発電機器22の供給し得る最大電力を超えるか否か判断(判定)する。
S16で肯定されるときはS18に進み、報知手段26aを介してユーザにリコイルスタータ24a1を操作してエンジン24aを始動してコージェネレーション装置24を起動するように操作を促す。
一方、S16で否定されるときはS20に進み、熱負荷30の需要があるか、具体的にはコージェネレーション装置24の熱交換器24cで生成される熱エネルギに対して熱負荷30からの需要があるか否か判断する。S20で否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるときはS18に進み、ユーザにコージェネレーション装置24を起動するように操作を促す。
図4に示す如く、それに応じてユーザがエンジン24aを始動させると、コージェネレーション装置24からの自立発電電力が発電機器22を介して発電機器22の供給電力と併せて第2電気負荷16に供給されると共に、熱交換器24cで生成される熱エネルギが熱負荷30に供給される。
このとき、熱負荷30の熱需要に対して熱交換器24cからの熱の供給が不足する場合、熱制御ユニット40は熱バッファ34と熱源36を動作させて不足分を熱負荷30に供給する。熱制御ユニット40の動作電源は、第2電気負荷16から供給される。
図2フロー・チャートにあっては次いでS22に進み、商用電源12が復電(停電が終了して電力供給が復活)したか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるときはS24に進み、MC1をオンし,MC2をオフする。この結果、図5(あるいは図1)に示す如く、第1、第2電気負荷14,16には商用電源12の電力が供給されると共に、発電機器22からも電力が供給(連系発電)される。
このとき、図2フロー・チャートのS18でコージェネレーション装置24を起動しているので、同図に示す如く、コージェネレーション装置24は依然として熱エネルギを熱負荷30に供給し続ける。
従って、図2フロー・チャートにあっては、次いでS26に進み、報知手段26aを介してユーザにエンジン24aを始動してコージェネレーション装置24を停止するように操作を促す。これにより、コージェネレーション装置24から不要に熱エネルギが熱負荷30に供給され続けてエンジン24aの燃料を無為に消費するのを回避することができる。
ただし、その後、第1、第2電気負荷14,16の需要が大きくなった場合、あるいは熱負荷30で熱エネルギの需要が生じた場合、報知手段26aを介してユーザにリコイルスタータ24a1を操作してエンジン24aを始動してコージェネレーション装置24を再び起動するように操作を促すことになる。
その結果、図6に示す如く、コージェネレーション装置24からも給電路20を介して電力が供給(連系発電)されると共に、熱負荷30には熱交換器24cから熱エネルギが供給される。熱制御ユニット40は、熱負荷30の需要が大きいときは、熱バッファ34と熱源36を動作させて温水を供給する。
第1実施形態は上記のように商用電源12の停電あるいは復電を検出し、停電が検出されたとき、第2電気負荷16の需要が発電機器22の供給電力を超えるか否か判定し、超えると判定されるとき、ユーザにリコイルスタータ24a1を操作してエンジン24aを始動してコージェネレーション装置24を起動する一方、復電が検出されたとき、エンジン24aを停止するように報知手段26aを介して操作を促す如く構成したので、ユーザはコージェネレーション装置24を起動あるいは停止させるタイミングを的確に把握することができ、よって起動が遅れて第2電気負荷16への電力の供給が不足する、あるいは不要に動作を継続させてエンジン24aの燃料を浪費するなどの不都合が生じるのを確実に回避することができる。
また、熱エネルギに対する熱負荷30の需要を検出すると共に、熱負荷30の需要が検出されたとき、ユーザにリコイルスタータ24a1を操作してエンジン24aを始動するように操作を促す如く構成したので、熱負荷30の需要があるとき、コージェネレーション装置24を起動させるタイミングを的確に把握することができ、よって起動が遅れて熱負荷30への熱エネルギの供給が不足するなどの不都合が生じるのを確実に回避することができる。
(第2実施形態)
図7はこの発明の第2実施形態に係る電力供給システム10の制御ユニット26の処理を示す、図2と同様の、フロー・チャートである。
第1実施形態と相違する点に焦点をおいて説明すると、第2実施形態においては、S14の後、S14aに進み、第2電気負荷16と熱負荷30の需要の増減を予測、より具体的には第2電気負荷16の需要の増減と熱負荷30の需要の有無(さらにはその増減)を予測する。
次いでS16aに進み、予測された第2電気負荷16の需要が発電機器22の供給し得る最大電力を超えるか否か判断し、肯定されるときはS18に進み、報知手段26aを介してユーザにリコイルスタータ24a1を操作してエンジン24aを始動してコージェネレーション装置24を起動するように操作を促す。
一方、S16aで否定されるときはS20aに進み、予測された熱負荷30の需要があるか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるときはS18に進み、ユーザにコージェネレーション装置24を起動するように操作を促す。
即ち、S18においては、実際に需要が増減する前に、予測値に基づいてコージェネレーション装置24を起動させることとする。尚、残余の処理は第1実施形態の図2フロー・チャートと同様である。
このように、第2実施形態においては第2電気負荷16と熱負荷30の需要の増減を予測し、予測された第2電気負荷16と熱負荷30の需要の増減に基づき、第2電気負荷16と熱負荷30の需要が実際に増減する前に、エンジン24aを始動あるいは停止するように操作を促す如く構成したので、第1実施形態で述べた効果に加え、起動が遅れて第2電気負荷16への電力または熱負荷30への熱エネルギの供給が不足する、あるいは停止が遅れてエンジン24aの動作を不要に継続させて燃料を浪費するなどの不都合が生じるのを一層確実に回避することができる。
以上の如く、この発明の第1、第2実施形態にあっては、商用電源12から電気負荷(第1、第2電気負荷14,16)に至る給電路20に接続可能な発電機器22と、前記電気負荷に接続可能であると共に、ユーザのリコイルスタータ24a1の操作によって始動可能な内燃機関(エンジン)24aで駆動される発電機24bと前記内燃機関の冷却水との熱交換によって生成される熱エネルギを熱負荷30に供給可能な熱交換器24cとを備えたコージェネレーション装置24と、前記給電路20において前記電気負荷と前記発電機器22とを接続・遮断するスイッチMC1,MC2をオン・オフして前記電気負荷への電力の供給を制御する制御ユニット26とを備えた電力供給システムにおいて、前記制御ユニットは、前記商用電源12の停電あるいは復電を検出する停電・復電検出手段(S10,S22)と、前記停電が検出されたとき、前記電気負荷(より具体的には第2電気負荷16)の需要が前記発電機器22の供給電力を超えるか否か判定する電気負荷需要判定手段(S16,S16a)と、前記電気負荷の需要が前記発電機器の供給電力を超えると判定されるとき、ユーザに前記リコイルスタータ24a1を操作して前記内燃機関(エンジン)24aを始動して前記コージェネレーション装置24を起動するように報知手段26aを介して操作を促す一方、前記復電が検出されたとき、ユーザに前記内燃機関(エンジン)24aを停止するように前記報知手段26aを介して操作を促すユーザ操作督促手段(S18,S26)とを備える如く構成したので、ユーザは報知手段26aを介してエンジン24aを始動してコージェネレーション装置10を起動させる、あるいはエンジン24aを停止してコージェネレーション装置24を停止させるタイミングを的確に把握することができ、よって起動が遅れて第2電気負荷16への電力の供給が不足する、あるいはエンジン24aの動作を不要に継続させて燃料を浪費するなどの不都合が生じるのを確実に回避することができる。
また、前記制御ユニット26は前記熱エネルギに対する前記熱負荷30の需要を検出する熱負荷需要検出手段(S20,S20a)を備えると共に、前記熱負荷30の需要が検出されたとき、前記ユーザ操作督促手段は、ユーザに前記リコイルスタータ24a1を操作して前記内燃機関(エンジン)24aを始動するように前記報知手段26aを介して操作を促す(S20,S20a,S18)如く構成したので、上記した効果に加え、熱負荷30の需要があるとき、ユーザは報知手段26aを介してエンジン24aを始動してコージェネレーション装置24を起動させるタイミングを的確に把握することができ、よって起動が遅れて熱負荷30への熱エネルギの供給が不足するなどの不都合が生じるのを確実に回避することができる。
また、第2実施形態にあっては、前記制御ユニット26は前記電気負荷(第2電気負荷16)と熱負荷30の需要の増減を予測する需要予測手段(S14a)を備えると共に、前記予測された電気負荷(第2電気負荷16)と熱負荷30の需要の増減に基づき、前記電気負荷(第2電気負荷16)と熱負荷30の需要が実際に増減する前に、ユーザに前記リコイルスタータ24a1を操作して前記内燃機関(エンジン)24aを始動するように前記報知手段26aを介して操作を促す、あるいはユーザに前記内燃機関(エンジン)24aを停止するように前記報知手段26aを介して操作を促す(S16a,S18,S26a)如く構成したので、上記した効果に加え、起動が遅れて第2電気負荷16への電力または熱負荷30への熱エネルギの供給が不足する、あるいは停止が遅れてエンジン24aの動作を不要に継続させて燃料を浪費するなどの不都合が生じるのを一層確実に回避することができる。
なお、上記において、発電機器22の例として電気自動車に搭載されるバッテリ、太陽光で発電する発電ユニットを例示したが、発電機器22はそれに限られるものではなく、コージェネレーション装置24以外の機器であって発電できるものであればどのようなものであっても良い。
また、報知手段26aの例としてディスプレイやオーディオ機器からなるものを例示したが、報知手段26aはそれに限られるものではなく、ユーザの携帯端末や家電などに信号を送って表示、鳴動、振動などさせるものであっても良い。
10 電力供給システム、12 商用電源、14 第1電気負荷、16 第2電気負荷、20 給電路、22 発電機器、24 コージェネレーション装置、24a エンジン(内燃機関)、24a1 リコイルスタータ、24b 発電機、24c 熱交換器、26 制御ユニット、26a 報知手段、30 熱負荷、32 分電盤、34 熱バッファ、36 熱源(ボイラ)、40 熱制御ユニット

Claims (3)

  1. 商用電源から電気負荷に至る給電路に接続可能な発電機器と、前記電気負荷に接続可能であると共に、ユーザのリコイルスタータの操作によって始動可能な内燃機関で駆動される発電機と前記内燃機関の冷却水との熱交換によって生成される熱エネルギを熱負荷に供給可能な熱交換器とを備えたコージェネレーション装置と、前記給電路において前記電気負荷と前記発電機器を接続・遮断するスイッチをオン・オフして前記電気負荷への電力の供給を制御する制御ユニットとを備えた電力供給システムにおいて、前記制御ユニットは、前記商用電源の停電あるいは復電を検出する停電・復電検出手段と、前記停電が検出されたとき、前記電気負荷の需要が前記発電機器の供給電力を超えるか否か判定する電気負荷需要判定手段と、前記電気負荷の需要が前記発電機器の供給電力を超えると判定されるとき、ユーザに前記リコイルスタータを操作して前記内燃機関を始動して前記コージェネレーション装置を起動するように報知手段を介して操作を促す一方、前記復電が検出されたとき、ユーザに前記内燃機関を停止するように前記報知手段を介して操作を促すユーザ操作督促手段とを備えることを特徴とする電力供給システム。
  2. 前記制御ユニットは前記熱エネルギに対する前記熱負荷の需要を検出する熱負荷需要検出手段を備えると共に、前記熱負荷の需要が検出されたとき、前記ユーザ操作督促手段は、ユーザに前記リコイルスタータを操作して前記内燃機関を始動するように前記報知手段を介して操作を促すことを特徴とする請求項1記載の電力供給システム。
  3. 前記制御ユニットは前記電気負荷と熱負荷の需要の増減を予測する需要予測手段を備えると共に、前記予測された電気負荷と熱負荷の需要の増減に基づき、前記電気負荷と熱負荷の需要が増減する前に、ユーザに前記リコイルスタータを操作して前記内燃機関を始動するように前記報知手段を介して操作を促す、あるいはユーザに前記内燃機関を停止するように前記報知手段を介して操作を促すことを特徴とする請求項2記載の電力供給システム。
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