JP2002078208A - エンジン発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で発電機の故障を検出できるよう
にすること。 【解決手段】 エンジン１１で駆動される多相出力巻線
を有する発電機１２の発電出力を、整流後にインバータ
１３３で系統周波数の交流に変換して系統電源１４に連
系する。エンジン始動後、第１異常監視部４０で直流電
圧Vdc を監視し、直流電圧Vdc が予定値まで上昇した後
に連系リレー１３５を閉じ、インバータの出力を上昇さ
せて系統電源との連系を開始させる。第２異常監視部４
３は連系開始後、直流電圧とインバータ出力とを監視
し、インバータ出力が定格に達するまでに直流電圧が予
定値以下に低下したときは、連系の解列・再開を繰り返
す。このとき連系の再開によって直流電圧が依然として
予定値以下に低下するようであれば巻線の１線が断線す
るなど、発電機１２が故障したと判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン発電装置
に関し、特に、自家用発電設備や小型コジェネレーショ
ン装置のような、電力系統との連系機能を備えるエンジ
ン発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、停電などの緊急事態に備えるため
の自家用発電設備が広く普及しているが、最近では、例
えば特開平８−１８２１９２号公報に記載されるよう
に、電力系統と連系させることによって運転の効率化を
図るコジェネレーションタイプの自家用発電設備が普及
し始めている。自家発電用設備としては、例えばガソリ
ンエンジンや都市ガス等を燃料とするガスエンジン等で
駆動される小型発電機を有する家庭用コジェネレーショ
ン装置が使用される。

【０００３】電力系統との連系に際しては、連系可能な
発電設備の出力や地絡または短絡事故時の電力系統の保
護などの技術的要件を定めた系統連系技術要件ガイドラ
イン（通産省公報）に従って系統連系の円滑化を図るこ
とが望まれる。したがって、発電機が故障して前記ガイ
ドラインに定められた条件から外れないよう、常時監視
しなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記発電機では、３相
出力巻線の出力を整流した後、商用周波数（系統電源周
波数）の交流出力に変換している。そして、通常の比較
的大出力の発電機における故障の監視は、３相巻線のそ
れぞれについて出力電圧値を常時監視することにより行
われる。しかしながら家庭用コジェネレーション装置に
使用される比較的小型の発電設備では、低コストの発電
機部分に上記構成を適用すると監視のためのコスト負担
割合がたいへん大きくなり、製造コストの増大を招くと
いう問題がある。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、発電機の故障を簡易な構成によって検出す
ることができるエンジン発電装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンで駆
動される多相出力巻線を有する発電機の発電出力を、整
流後にインバータで系統周波数の交流に変換して系統電
源に連系するエンジン発電装置において、前記エンジン
を始動させ、前記整流後の直流電圧が予定値まで上昇し
た状態で系統電源との連系を開始し、インバータの出力
を上昇させる手段と、連系開始後に前記整流後の直流電
圧が予定値以下に低下したとき連系を解列し、前記整流
後の直流電圧が予定値に復帰したときに連系を再開する
手段と、連系の再開によって前記整流後の直流電圧が予
定値以下に低下した場合に発電機が故障したと判断する
故障検出手段とを具備した点に第１の特徴がある。

【０００７】第１の特徴によれば、エンジンを始動させ
て発電機出力の整流後の直流電圧が予定値に達したなら
ば、系統連系を開始しインバータ出力を増大させる。こ
のとき、巻線の１線が断線するなどの故障があれば整流
後の直流電圧が低下するが、連系の解列により前記直流
電圧は再び上昇する。そこで、再び連系を再開すること
によって直流電圧の低下が検出されれば発電機の故障と
判断する。

【０００８】また、本発明は、前記系統電源との連系開
始時には前記インバータの出力を徐々に増大させるよう
構成した点に第２の特徴がある。エンジンは暖気完了
後、定格負荷のように大きい負荷が急激に投入されると
ハンチングや回転速度の急速低下（失速）が起こりやす
い。第２の特徴によれば、エンジンは安定的に運転さ
れ、連系時に系統電源へ及ぼす影響を軽減できる。そし
て、その結果として急激な負荷の投入により変動し易い
整流後の直流電圧を安定に維持することができ、この変
動に起因する誤判断を防止することができる。

【０００９】また、本発明は、前記系統の連系および解
列を繰り返し、そのつど前記整流後の直流電圧が予定値
以下に低下することが検出されたときに、前記故障検出
手段では発電機が故障したと判断するよう構成した点に
第３の特徴がある。第３の特徴によれば、故障時の症状
の繰り返しを確認して、故障診断についての確実な判断
をすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図１は、エンジン発電装置
の構成を示すブロック図である。同図において、エンジ
ン発電機１０はエンジン１１と発電機１２とを含み、エ
ンジン１１で発電機１２を駆動してその回転数に応じた
交流を発生させる。発電機１２はエンジン１１に連結さ
れる回転子と３相出力巻線が巻回された固定子とからな
る。３相出力巻線の出力端はインバータ装置１３に接続
される。インバータ装置１３は発電機１２から出力され
た交流を商用電力系統と同じ品質（電圧、周波数、ノイ
ズ等に関して）の交流に変換し、商用電力系統の位相と
同期をとって連系させる。

【００１１】具体的には、インバータ装置１３は発電機
１２から出力された交流を直流に変換するコンバータ１
３１、およびコンバータ１３１で変換された直流を商用
電力系統の周波数、電圧に合致した交流に変換するイン
バータ回路１３３、ならびにフィルタ回路１３４および
連系リレー１３５を有する。インバータ装置１３の出力
交流は連系リレー１３５およびメインスイッチ１３６を
介して商用電力系統１４と連系するとともに、内部（例
えば家庭内）の電気負荷１５に接続される。

【００１２】インバータ回路１３３を制御するインバー
タ制御部１３７はインバータ回路１３３のＦＥＴをスイ
ッチングするとともに、出力電流Ioおよびコンバータ１
３１の出力電圧Vdc 並びに系統保護部１３８からの信号
に基づいて連系リレー１３５の開閉を制御するなど、イ
ンバータ回路１３３の保護機能を果たす。

【００１３】系統保護部１３８は発電機の出力電圧デー
タと周波数データとを監視し、これらが所定値から外れ
ていたときや系統電源の停電時に、異常と判断してイン
バータ制御部１３７に異常を通知したり、連系リレー１
３５を開いて連系を解列するなどの系統保護機能を果た
す。停電は、系統の位相の跳躍の有無によって判断して
もよいし、周期的に系統に対してインバータ出力の位相
をシフトさせ、そのときの位相変化量に基づいて判断し
てもよい。インバータ制御部１３７にはインバータ装置
１３およぼ商用電力系統１４で異常が発生したときの異
常内容および異常発生に伴う動作停止（異常停止）を記
憶するためのＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリが設けら
れる。

【００１４】連系リレー１３５はインバータ装置１３の
連系運転時に閉じ、インバータ装置１３の運転停止時に
は開いて解列する。連系リレー１３５は系統保護のため
の遮断装置を兼ね、系統異常時に解列する。連系リレー
１３５の開閉はマイクロコンピュータで構成できる前記
インバータ制御部１３７や系統保護部１３８によって制
御されるが、メインスイッチ１３６のオフ時には開いて
（解列して）いる。

【００１５】エンジン１１を制御するためＥＣＵ３８が
設けられ、ＥＣＵ３８は連系リレー１３５が予め定めら
れた時間経過後も解列が継続しているとき、エンジン１
１の停止指令を出力する。ＥＣＵ３８にはエンジン発電
機１０で異常が発生したときの異常内容および異常停止
を記憶するためのＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリおよ
び異常停止を表示するＬＥＤなどによる表示部が設けら
れる。

【００１６】ＥＣＵ３８とインバータ制御部１３７およ
び系統保護部１３８（本明細書ではＥＣＵ側に対してイ
ンバータ制御側と呼ぶことがある）とで互いに状態を通
知するため、通信部１３９が設けられる。また、エンジ
ン発電機１０およびインバータ装置１３の駆動用電源お
よび制御用電源はインバータ装置１３の出力側に接続さ
れる電源部１４０から供給される。

【００１７】エンジン１１にはミキサ３３で混合された
空気およびガスの混合気が導入される。ガスの吸入管３
４の途中には比例弁３５が設けられ、この比例弁３５の
開度により空燃比が調節される。エンジン１１内で混合
気は燃焼し、排気管３６から排気される。排気管３６の
途中には酸素濃度センサ３７が設けられる。ＥＣＵ３８
は酸素濃度センサ３７で感知された排気中の酸素濃度に
基づいて比例弁３５を調整して混合気の空燃比を理論空
燃比に制御する。なお、酸素濃度センサ３７が活性化す
るまでの間、エンジン１１は無負荷でリーンバーン運転
することで有害物質の排出を規定値以下にする。

【００１８】図２，図３はエンジン発電機１０起動時
の、エンジン発電機制御側（ＥＣＵ側）およびインバー
タ制御装置側の動作を示すフローチャートである。メイ
ンスイッチ１３６をオンにした場合、および異常が発生
してエンジン１１を停止した後に以下の処理が開始され
る。

【００１９】まず、図２を参照してＥＣＵ３８側の処理
を説明する。ステップＳ１では、前記不揮発性メモリの
内容を参照してエンジン１１が異常停止中か否かを判断
する。異常停止中であったならば、異常停止中の記憶を
保持させたままステップＳ４に進み、ＬＥＤ等でユーザ
が分かるように異常停止を表示する。エンジン１１が異
常停止中でなかったらばステップＳ２に進んで異常停止
中である原因がインバータ装置１３の異常によるものか
否かを判断する。この判断は不揮発性メモリに記憶され
た異常の内容を参照して行われる。

【００２０】インバータ装置１３が異常停止中であれば
ステップＳ４に進み、インバータ装置１３が異常停止中
でない場合はステップＳ３に進む。

【００２１】エンジン１１が異常停止中である場合、又
はエンジン１１の異常による停止中でなくてもインバー
タ装置１３の異常で停止していた場合は、異常停止中の
記憶を保持させたままステップＳ４に進んで異常停止表
示をした後、さらにステップＳ５でユーザによる異常停
止解除操作の有無を判別する。そして、異常停止解除操
作を待って（ステップＳ５が肯定）ステップＳ３に進
む。異常停止解除のための操作スイッチ（図示せず）
は、ユーザの異常停止解除の意思を明確に認識できるよ
うメインスイッチ１３６とは別個に設けるのがよい。

【００２２】ステップＳ３では熱負荷の大きさを検出す
るコントローラ（図５）から供給される熱要求（ヒート
リクエスト）の有無、つまりエンジン１１の始動指令の
有無を判断する。熱負荷としての貯湯タンクおよびコン
トローラは後述する。

【００２３】ヒートリクエストがあったならば、ステッ
プＳ６に進んで、現在エンジン１１に異常があるか否か
を判断する。異常がなければステップＳ７に進み、通信
部１３９を付勢してインバータ制御部１３７にインバー
タ装置１３の状態を問い合わせる。ステップＳ８ではイ
ンバータ装置１３からの返答に基づいて現在インバータ
装置１３に異常があるか否かを判断する。インバータ装
置１３に異常がなければステップＳ９に進み、エンジン
１１を起動する。エンジン１１が起動されたことは通信
部１３９からインバータ制御部１３７に通知される。

【００２４】ステップＳ１０では酸素濃度センサ３７が
活性化されたか否かが判断され、活性化していると判断
されれば、インバータ制御部１３７に「インバータ起動
許可」を送信してインバータを起動させる。酸素濃度セ
ンサ３７が活性化したかどうかはエンジン始動から予定
の時間が経過したこと、または酸素濃度センサ３７の環
境温度が予定温度に達したこと等から判断できる。

【００２５】次に、図３を参照してインバータ制御部１
３７の処理を説明する。メインスイッチ１３６をオンに
した後、ステップＳ１２では、前記不揮発性メモリの内
容により停電を検出しているか否かを判断する。停電が
検出されていれば、ステップＳ１３に進み、予定時間
（例えば１５０秒）待機した後、ステップＳ１４に進
む。停電が検出されていなければ、ステップＳ１４に進
む。

【００２６】ステップＳ１３で予定時間待機することに
よって次の効果がある。電力会社では停電箇所を特定す
るために、停電を一時的に復電させることがある。ま
た、一度停電が起こると、復電しても短時間後に再び停
電が起こることがある。したがって、メインスイッチ１
３６がオンの状態で停電が起こり、その後瞬時的な復電
に対して発電装置が起動してしまうと停電の原因究明に
悪影響を及ぼすことがある。これに対して、例えば１５
０秒の待機時間を設けることにより悪影響を回避でき
る。

【００２７】ステップＳ１４では電力系統に異常がない
かを判断する。系統側に異常がなければ、ステップＳ１
５でインバータ装置１３に現在異常がないかを判断す
る。インバータ装置１３に異常がなければ、ステップＳ
１７で発電機１２の異常検出を開始する。インバータ装
置１３に異常があった場合はステップＳ１８で「インバ
ータ異常」を記憶してステップＳ１４に戻る。

【００２８】ステップＳ１４で電力系統異常と判断され
たときは、電力系統異常が解除されるまでステップＳ１
４の判断を継続する。インバータ装置１３の異常を記憶
した不揮発性メモリの内容はユーザによる異常解除操作
によって（ステップＳ５肯定時に）クリヤされ、インバ
ータ異常が解除される。また、インバータ装置１３の異
常の有無は前記ステップＳ７での問い合わせに応答して
ＥＣＵ３８側に返答される。

【００２９】ステップＳ１９では整流後の直流電圧Vdc
が予定値（例えば３８０Ｖ）以上か否かを判断する。直
流電圧Vdc が予定値以上であればステップＳ２０に進
み、ステップＳ１で送信された「インバータ起動許可」
により連系リレー１３５を閉じて系統連系を開始する。

【００３０】ステップＳ２１ではインバータ装置１３の
出力を増大させる。ステップＳ２２では直流電圧Vdc が
予定値（例えば３８０Ｖ）以上に維持されているか否か
を判断する。電圧Vdc が予定値以上であればステップＳ
２３に進み、出力が定格出力（例えば１KW）に達したか
否かを判断する。出力が定格に達していなければステッ
プＳ２１に進んでさらに出力を増大させる。出力が定格
に達したならば正常に起動されたと判断され、起動時の
インバータ異常判断は終了する。こうして、ステップＳ
２１〜Ｓ２３では徐々に出力を増大させるソフトスター
トが実行される。

【００３１】一方、インバータ装置１３の出力を増大し
た結果、定格出力に達していない（ステップＳ２３が否
定である）にもかかわらず、直流電圧Vdc が予定値以下
に低下したときはステップＳ２２からステップＳ２４に
進む。ステップＳ２４では、直流電圧Vdc が予定値に達
していないとの判断が予定回数（例えば５回）繰り返さ
れたか否かを判断する。この判断が肯定ならば発電機１
２の故障と判断され、系統連系を解除しインバータ制御
の処理は中止される。また、ステップＳ２４が否定なら
ば、ステップＳ２５に進んで系統連系を解除する。そし
て、ステップＳ２６で予定時間（例えば１５０秒）待機
した後、ステップＳ２０に進んで再び系統連系を開始す
る。なお、ステップＳ２６からステップＳ２０に移行す
る代わりに、ステップＳ１９に進んでもよい。

【００３２】さらに、ステップＳ１９が否定の場合はス
テップＳ２７に進み、予定時間（例えば３分）連続して
直流電圧Vdc が予定値以下であるか否かを判断する。ス
テップＳ２７が肯定の場合、またはステップＳ２４が肯
定の場合は、発電機１２の故障と判断され、ステップＳ
２４ａに進む。ステップＳ２４ａでは発電機１２が故障
したことをメモリに記憶し、インバータ制御の処理を中
止する。

【００３３】次に、起動後のヒートリクエスト・オフ時
または異常発生時の処理を説明する。図４はＥＣＵ３８
の処理を示すフローチャートである。ステップＳ３０で
はヒートリクエストがオフか否かを判断する。ヒートリ
クエストがオフならばステップＳ３１でエンジン１１を
停止する。エンジン１１を停止した後は、ステップＳ３
（図２）に進んでヒートリクエストがオンになるのを待
つ。ヒートリクエストのオフによってエンジン１１を停
止した場合は、インバータ制御装置１３にヒートリクエ
スト・オフを送信する。

【００３４】ヒートリクエストがオンならばステップＳ
３２に進み、エンジン１１の異常の有無を判断する。エ
ンジン１１が異常であればステップＳ３３に進み、エン
ジン１１を停止させる。エンジン１１を停止したなら
ば、ステップＳ３４に進んで「エンジン異常」を不揮発
性メモリに記録した後、ステップＳ１に進む。なお、エ
ンジン１１の異常でエンジン１１を停止した場合はイン
バータ制御装置１３へエンジン１１を停止したことを通
知する。

【００３５】エンジン１１に異常がない場合はステップ
Ｓ３５に進む。ステップＳ３５ではインバータ制御部１
３７との通信によりインバータ装置１３から異常受信し
たか否かを判断する。インバータ装置１３から異常受信
した場合はステップＳ３６に進んでエンジン１１を停止
させる。ステップＳ３７では「インバータ装置異常」を
不揮発性メモリに記録した後、ステップＳ１に進む。

【００３６】インバータ装置１３の異常を受信していな
い場合は、ステップＳ３８に進み、インバータ制御部１
３７との通信により系統異常を受信したか否かを判断す
る。系統異常を受信しなければステップＳ３０に進む。
系統異常を受信したならばステップＳ３９に進んでエン
ジンを停止し、ステップＳ３に進む。

【００３７】次に、図５を参照してインバータ制御装置
１３の処理を説明する。ステップＳ４０ではヒートリク
エスト・オフをＥＣＵ３８から受信したか否かを判断
し、この判断が肯定ならばステップＳ４１で系統連系を
解除し、ステップＳ１２（図３）に進む。ヒートリクエ
スト・オフを受信していない場合は、ステップＳ４２に
進んでエンジン１１の停止を受信したか否かを判断す
る。エンジン１１の停止を受信した場合は、ステップＳ
４３で系統連系を解除し、ステップＳ１２に進む。エン
ジン１１の停止を受信していない場合はステップＳ４４
でインバータ装置１３の異常有無を判断する。インバー
タ装置１３の異常があればステップＳ４５に進んで系統
連系を解除し、ステップＳ１２に進む。

【００３８】インバータ装置１３の異常がない場合はス
テップＳ４６で系統の異常有無を判断する。系統異常が
なければステップＳ４７に進んで系統連系中か否かを判
断する。系統連系中の場合はステップＳ４０に進む。

【００３９】また、ステップＳ４６で系統異常と判断さ
れれば、ステップＳ５１に進んで系統連系を解除する。
ステップＳ５２では停電を検出したか否かを判断する。
停電が検出されればステップＳ５３で不揮発性メモリに
停電検出したことを記録してステップＳ５４に進む。停
電が検出されなかった場合は、ステップＳ５３をスキッ
プしてステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では系統
異常が予定時間（例えば５分間）連続したか否かを判断
する。系統異常が予定時間連続したのでなければステッ
プＳ４７に進む。系統連系中でない場合はステップＳ４
８に進んで系統の異常有無を判断する。系統異常があれ
ばステップＳ４０に進み、系統異常がなければステップ
Ｓ４９に進んで予定時間（例えば１５０秒）待機してス
テップＳ５０に進む。ステップＳ５０では系統連系を開
始する。系統異常が予定時間連続すればステップＳ５５
に進んでエンジン１１の停止指令をＥＣＵ３８に送信す
る。ステップＳ５６では系統異常の有無を判断する。系
統異常が解消していれば、ステップＳ５７で予定時間
（例えば１５０秒）待機した後、ステップＳ１２（図
３）に進む。

【００４０】次に、上記のエンジン発電機の排熱利用装
置を含むコジェネレーションシステムについて説明す
る。図６のブロック図において、図１と同符号は同一又
は同等部分を示す。エンジン１１は発電機１２の運転に
伴って熱を発生し、この熱はエンジン１１の熱回収装置
１６で熱交換により回収される。この熱回収はエンジン
１１のマフラー等の高温部分全てを対象とすることが好
ましい。熱回収装置１６を通過する管路１８内の冷却水
はポンプ１９で循環され、この冷却水を媒体として貯湯
タンク１７に熱量が運搬される。貯湯タンク１７には管
路１８に接続された第１熱交換器２０が設けられ、水供
給源３１からバルブ３２を介して貯湯タンク１７に供給
される水はこの第１熱交換器２０から熱を得て温水にな
る。貯湯タンク１７に蓄えられた温水は、第１熱負荷と
しての給湯器２１に供給されて利用・消費される。

【００４１】第１熱交換器２０の上方には第２熱交換器
２２が設けられる。第２熱交換器２２に接続された管路
２３にはセントラルヒーティングシステムや床暖房シス
テム等、第２熱負荷としての暖房装置２４が接続されて
おり、貯湯タンク１７内の温水を給湯器２１に供給する
温水経路とは独立した第２の温水経路を構成している。
この第２の温水経路によって、貯湯タンク１７から２次
的に効率よく熱を回収することができる。

【００４２】前記第２の温水経路には追い焚きボイラ２
５と三方弁２６とが設けられている。追い焚きボイラ２
５には第２の温水経路内で温水を循環させるためのポン
プ２７が設けられている。三方弁２６はバイパス２８側
または暖房装置２４側に温水を循環させるための切り替
え手段である。三方弁２６を暖房装置２４側に切り替え
ると、貯湯タンク１７から出た温水が追い焚きボイラ２
５および暖房装置２４を経て貯湯タンク１７に戻る温水
経路が形成される。一方、三方弁２６をバイパス２８側
に切り替えると、貯湯タンク１７から出た温水が、追い
焚きボイラ２５を通過した後、暖房装置２４を経由せ
ず、バイパス２８を経て貯湯タンク１７に戻る温水経路
が形成される。

【００４３】貯湯タンク１７内には温度センサＴＳ１が
設けられ、温度センサＴＳ１で検知された温水の温度情
報Ｔ１はコントローラ２９に供給される。温度センサＴ
Ｓ１は貯湯タンク１７内の、第１熱交換器２０の上端近
傍から第２熱交換器２２の下端近傍までの適当な高さに
設置されるのが望ましい。

【００４４】コントローラ２９は温度情報Ｔ１に基づい
てエンジン１１の始動および停止の制御を行う。すなわ
ち、温度情報Ｔ１は、貯湯タンク１７の温水を直接的に
利用している給湯器２１や、第２熱交換器２２を介して
間接的に温水を利用している暖房装置２４等の熱需要を
代表しているので、コントローラ２９は、この温度情報
Ｔ１が基準温度Ｔref-1 以下であれば熱需要が大きいと
判断してヒートリクエストをＥＣＵ３８に出力してエン
ジン１１を駆動して熱量を発生させる。また、温度情報
Ｔ１が基準温度Ｔref-1 以上になれば、貯湯タンク１７
内には十分な熱量が蓄えられたと判断してヒートリクエ
ストをオフにし、エンジン１１を停止させる。

【００４５】基準温度Ｔref-1 は熱負荷の種類や大きさ
（つまり給湯器２１や暖房装置２４の種類や大きさ）、
エンジン発電機１０の熱出力、および貯湯タンク１７の
容量等に基づいて決定される。基準温度Ｔref-1 はエン
ジン１１の安定運転のため、つまり頻繁な起動・停止を
回避するためのヒステリシスを有している。

【００４６】エンジン１１は、前記温度情報Ｔ１に基づ
いて駆動する場合、発電機１２が一定の発電電力を出力
するように運転してもよいし、電力負荷１５の大きさに
応じた発電電力を出力するように、電力負荷追随型で運
転してもよい。一定発電出力型においては、駆動源であ
るエンジン１１は、その回転数がほぼ一定となる定格運
転にすることができるので、燃料消費量が少なくかつ排
気ガスの状態も良好な、高い効率の運転が可能である。
ここで、大きい電力需要が生じて発電機１２による発電
電力に不足が生じた場合は、商用電源１４からの電力で
不足分をまかなうことができる。

【００４７】貯湯タンク１７内の水温は温水消費量つま
り熱需要の大きさや、エンジン発電機１０の運転方法つ
まり一定発電出力型であるか電力負荷追随型であるかに
よって大きく左右される。例えば、温水消費量が少ない
場合は、温度センサＴＳ１で検出された水温に基づいて
エンジン発電機１０を運転すれば水温は８０°Ｃ程度に
維持できる。しかし、給湯器２１および暖房装置２４の
双方で熱需要が発生した場合のように温水が急激に大量
に使用された場合や、システムの立上げ時には、貯湯タ
ンク１７内の温水の温度は低下し、給水される水の温度
程度にしかならないことがある。

【００４８】追い焚きボイラ２５は、貯湯タンク１７内
の水温をエンジン発電機１０からの回収熱のみでは基準
温度に維持できないときに、有効に機能する。温水コン
トローラ３０は、貯湯タンク１７内の水温Ｔ１が、前記
基準温度Ｔref-1 よりも低く設定された下方基準温度Ｔ
ref-L を下回った場合に追い焚き指令Ｂおよび切替え指
令Ｃをともにオンにする。追い焚き指令Ｂがオンのとき
は追い焚きボイラ２５が駆動され、切替え指令Ｃがオン
のときは三方弁２６はバイパス２８側に切り替えられ
る。これにより、追い焚きボイラ２５で加熱された温水
が管路２３を循環し、この加熱された温水は第２熱交換
器２２を通じて貯湯タンク１７内の水の温度を上昇させ
る。

【００４９】なお、温度センサＴＳ１より上方に第２の
温度センサＴＳ２を設け、前記温度情報Ｔ１が基準温度
Ｔref-1 以下になった場合、または温度センサＴＳ２で
検出された温度情報Ｔ２が基準温度Ｔref-2 （＞Ｔref-
1 ）以下になった場合に、コントローラ２９がＥＣＵ３
８にヒートリクエストを出力してもよい。

【００５０】エンジン発電機１０は、温度センサＴＳ１
による温度情報Ｔ１が、基準温度Ｔref-1 より高く設定
した基準温度Ｔref-3 （例えば７０°Ｃ）以上になった
場合に停止させる。温度センサＴＳ１による温度情報Ｔ
１が基準温度Ｔref-3 に達していれば貯湯タンク１７内
に貯溜された熱量は十分と判断できるからである。

【００５１】なお、上記貯湯タンク１７内の水温で代表
される熱負荷の大きさに基づくエンジン発電機１０の始
動・停止の制御例は、本出願人の出願に係る特願平１１
−１０６２９６号の明細書にさらに詳しく説明されてい
る。

【００５２】図７は本発明の要部機能を示すブロック図
である。同図において、直流電圧検出部３９は、コンバ
ータ１３１による整流後の直流電圧Vdc を検出する。第
１異常監視部４０は、発電機異常検出指令に応答して直
流電圧Vdc の監視を始め、直流電圧Vdc が予定時間（例
えば３分）以内にしきい値電圧Vdcth （例えば３８０
Ｖ）以上になったときは連系開始信号を出力する。直流
電圧Vdc が予定時間以内にしきい値電圧Vdcth 以上にな
らない場合は、発電機故障信号を出力する。

【００５３】前記連系開始信号に応答して連系リレー１
３５がオンになるとともに、出力増大部４１が付勢され
てインバータ装置１３の出力を徐々に増大させる。さら
に、インバータ出力検出部４２は連系開始信号に応答し
てインバータ装置１３の出力の検出を開始する。

【００５４】第２異常監視部４３は連系開始信号に応答
して直流電圧検出部４０およびインバータ出力検出部４
２の出力を監視し、直流電圧Vdc がしきい値電圧Vdcth
以上に保持された状態でインバータ出力が定格出力（例
えば１ｋｗ）に達したならば発電機正常信号を出力す
る。

【００５５】一方、連系開始信号が出力された後、イン
バータ出力が定格出力に達するまでに直流電圧Vdc がし
きい値電圧Vdcth 以下に下がった場合は、連系リレー１
３５をオフにするため、予定時間Ｔの間異常信号を出力
する。時間Ｔは連系を解列して無負荷になることによっ
て直流電圧Vdc がしきい値Vdcth に復帰するのに要する
時間であり、例えば３相巻線の１線が断線した状態で直
流電圧Vdc が復帰すると予想される時間である。異常信
号は反転されてゲート４４に入力され、連系リレー１３
５がオフになる。さらに、異常信号はカウンタ４５に入
力され、異常信号の立上がりでカウンタ値をインクリメ
ントする。

【００５６】異常信号が予定時間Ｔ後に立ち下がると連
系リレー１３５は再びオンになり、第２異常監視部４３
は、直流電圧検出部４０およびインバータ出力検出部４
２の出力の基づいて上述と同様の動作を繰り返す。そし
て、カウンタ４５のカウンタ値が設定値になった場合
は、発電機故障信号としてのカウントアップ信号を出力
する。カウンタ４５のカウントアップまでに、直流電圧
Vdc がしきい値電圧Vdcth 以上に保持された状態でイン
バータ出力が定格出力に達することができれば発電機正
常信号を出力する。

【００５７】なお、カウンタ４５を設けるのは、故障検
出の精度を上げるためであり、これを省略して、負荷を
繋いだ結果、１回でも直流電圧がしきい値以下になった
ならば直ちに故障と判断するようにしてもよい。また、
発電機１２の故障検出はＥＣＵ３８に送信され、エンジ
ン１１が停止される。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜請求項３の発明によれば、発電機の巻線の１線が断
線するなどの故障があれば、系統連系の開始により整流
後の直流電圧が低下する。この場合の、直流電圧が低下
は連系の解列により回復する。そこで、一旦解列し、再
び連系を再開することによって直流電圧の低下が検出さ
れれば発電機の故障と判断できる。これにより、発電機
の３相巻線のそれぞれについて出力電圧値を常時監視す
ることなく、簡単に故障を検出することができる。

【００５９】また、請求項２の発明によれば、暖気完了
後に大きい負荷が急激に投入されるのを防止でき、系統
連系開始時に系統側へ及ぼす影響を軽減できる。そし
て、その結果として急激な負荷の投入により変動し易い
整流後の直流電圧を安定に維持することができ、この変
動に起因する誤判断を防止することができる。さらに、
請求項３の発明によれば、故障時の症状の繰り返しを確
認することで、故障診断について精度を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るエンジン発電装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】 起動時のＥＣＵの動作を示すフローチャート
である。

【図３】 起動時のインバータ制御装置の動作を示すフ
ローチャートである。

【図４】 異常発生時のＥＣＵの動作を示すフローチャ
ートである。

【図５】 異常発生時のインバータ制御装置の動作を示
すフローチャートである。

【図６】 本発明の一実施形態に係るコジェネレーショ
ン装置の構成を示すブロック図である。

【図７】 エンジン発電装置の要部機能を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１０…エンジン発電機、 １１…エンジン、 １２…発
電機、 １３…インバータ装置、 １４…商用電力系
統、 １７…貯湯タンク、 ２０…第１熱交換器、２１
…給湯器、 ３５…比例弁、 ３７…酸素濃度センサ、
３８…ＥＣＵ、３９…直流電圧検出部、 ４０…第１
異常監視部、 ４１…出力増大部、 ４２…インバータ
出力検出部、 ４３…第２異常監視部、 ４５…カウン
タ、 １３１…コンバータ、 １３３…インバータ回
路、 １３５…連系リレー、 １３７…インバータ制御
部、 １３８…系統保護部、 １３９…通信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 9/08 Ｈ０２Ｐ 9/08 Ｂ (72)発明者 為近 隆男 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 上村 健二 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5G066 HA04 HA06 HA13 HB02 HB05 5H590 AA11 CA09 CA21 CA26 CD01 CD03 CE01 EA04 FC14 GA02 HA02 HA09 HA10 HA19 HB16 JA02 KK04 KK06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンで駆動される多相出力巻線を有
   する発電機の発電出力を、整流後にインバータで系統周
   波数の交流に変換して系統電源に連系するエンジン発電
   装置において、 前記エンジンを始動させ、前記整流後の直流電圧が予定
   値まで上昇した状態で系統電源との連系を開始し、イン
   バータの出力を上昇させる手段と、 連系開始後に前記整流後の直流電圧が予定値以下に低下
   したとき連系を解列し、前記整流後の直流電圧が予定値
   に復帰したときに連系を再開する手段と、 連系の再開によって前記整流後の直流電圧が予定値以下
   に低下した場合に発電機が故障したと判断する故障検出
   手段とを具備したことを特徴とするエンジン発電装置。
2. 【請求項２】 前記系統電源との連系開始時には前記イ
   ンバータの出力を徐々に増大させるよう構成したことを
   特徴とする請求項１記載のエンジン発電装置。
3. 【請求項３】 前記系統の連系および解列を繰り返し、
   そのつど前記整流後の直流電圧が予定値以下に低下する
   ことが検出されたときに、前記故障検出手段では発電機
   が故障したと判断するよう構成したことを特徴とする請
   求項１または請求項２記載のエンジン発電装置。