JP2015130781A - 電力効率改善装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力効率改善装置を提供する。【解決手段】本発明の電力効率改善装置は、磁場を生成する磁性体と、前記磁場を通過し、一端において、交流電圧が印加される電力線に電気的に接続されている導線と、前記導線の他端に接続され、前記電力線に印加された交流電圧に等しい交流電圧を前記導線に印加して過電流及び電気素子へのサージを防止するコントロール部とを含み、前記導線は導電板を含み、前記導電板は前記磁場が形成される空間に前記磁性体から離間して配置されており、前記導電板の第１幅は前記導線の第２幅よりも大きいかまたは同じである。【選択図】図２

Description

本発明は、導線及び電気装置（電気デバイス）の伝導度を向上させ、抵抗による熱損失を減らすことができる電力効率改善装置に関する。

環境代替エネルギー技術の開発が遅延していることから、エネルギー不足の事態は全世界が共通して経験している問題となっている。エネルギー不足の事態を解決するための方法として、（１）環境代替エネルギー及び（２）高効率電力素子の開発が進められてきたが、最近では電気素子の効率を外部装置によって改善することができる方案についての関心が高まっている。

例えば、交流電流を活用している大部分の電気素子は、実質的には不完全な交流波形特性によって異常電圧及び高調波波形による損失が生じるが、これを解決するために、電力供給装置である電力設備に理想的な正弦波形を一定に保つ電気回路を設置する技術が適用されている。

米国特許公開公報第２０１１／０１４０７８１ Ａ１号明細書

しかし、電力設備が供給する交流電流の波形を一定に保つ回路技術は、電気素子の効率改善の一部は援助しているが、根本的に電気素子効率を向上させる解決策にはなっていない。その理由は、電気素子の効率を低下させる主な要因が、導線及び電気素子自体内で進行する自由電子の無作為運動と、これによる他の原子の振動運動との衝突、すなわち抵抗に起因するためである。したがって、電気素子の効率を向上させるためには、無作為運動の自由電子を一定方向に整列し、他の振動している原子と自由電子との衝突確率を減らし、これによって自由電子の流動速度（ドリフト速度）を増加させる方案を考慮することができる。すなわち、自由電子の流動速度が増加すると導体及び電気素子の伝導度（conductivity）が向上するため、電気素子効率の減少の原因となっていた抵抗による熱損失を減少させることができる。

本発明が解決しようとする課題は、強い磁場を発生させ、これを通じて自由電子の流動速度及び導線と電気素子の伝導度を向上させて電力効率を改善する電力効率改善装置を提供することである。

本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されてはならず、言及されていない他の課題は、下記の記載から当業者が明確に理解できるであろう。

上述した課題を達成するために、本発明の一実施形態に係る電力効率改善装置は、磁場を生成する磁性体と、前記磁場を通過するように配置され、一端において、交流電圧が印加される電力線に電気的に並列接続されている導線と、前記導線の他端に接続され、前記電力線に印加された交流電圧に等しい交流電圧を前記導線に印加して過電流及び電気素子へのサージ（surge）を防止するコントロール部とを含み、前記導線は導電板を含み、前記導電板は前記磁場が形成される空間に前記磁性体から離間（離隔）して配置されており、前記導電板の第１幅は前記導線の第２幅よりも大きいかまたは同じである。

前記磁場は、０．１〜１Ｔの大きさを有し得る。

前記導線を被覆する絶縁部材をさらに含み、前記導電板は被覆されなくてもよい。

前記磁性体と前記導電板の間に形成され、前記導電板を前記磁場内部に位置するように固定する固定部をさらに含んでもよい。

前記磁性体は、第１磁性体と、該第１磁性体から離間して配置された第２磁性体を含み、前記第１及び第２磁性体の互いに対向する面の極性は互いに異なってもよい。

前記導線は、前記第１及び第２磁性体間を通過するように配置することができる。

前記磁性体はソレノイドであってもよい。前記ソレノイドは、強磁性体と、前記強磁性体に巻回したソレノイド導線を含み、前記ソレノイド導線は前記コントロール部に接続され、独立的な電源ソースから前記コントロール部を通じて電源が供給されてもよい。

前記ソレノイドは、第１ソレノイドと、該第１ソレノイドから離間して配置された第２ソレノイドを含み、前記導線は、前記第１及び第２ソレノイド間を通過するように配置することができる。

前記磁性体は、上下に離間して配置された第１及び第２磁性体と、該第１及び第２磁性体を囲繞する複数のソレノイドを含み、前記導線は、前記第１及び第２磁性体の間で、前記第１磁性体、第２磁性体、及び前記複数のソレノイドそれぞれの磁場が重なる部分を通過するように配置することができる。

前記磁性体、前記導電板が配置された空間を封止する封止材をさらに含んでもよい。

上述した課題を達成するために、本発明の他の実施形態に係る電力効率改善装置は、互いに異なる相を有する複数の電力線に１対１で対応する複数の磁場生成部と、それぞれの一端において前記複数の電力線それぞれと１つずつ電気的に並列接続されており、前記複数の磁場生成部それぞれが生成した磁場を通過する複数の導線と、前記複数の導線の他端に接続された、前記複数の導線に流れる電圧及び電流を制御するコントロール部とを含む。

前記コントロール部は、前記複数の導線それぞれが接続する前記複数の電力線それぞれの交流電圧に等しい交流電圧を前記複数の導線それぞれに印加して過電流及び電気素子へのサージを防止し、前記複数の磁場生成部のそれぞれは、０．１〜１Ｔの磁場を生成することができる。

前記複数の導線のそれぞれは、絶縁部材によって被覆された導線部と、導電板を含み、前記導電板は、前記磁場生成部が生成した磁場内に位置してもよい。

前記複数の磁場生成部のそれぞれは、前記磁場を生成する磁性体と、前記磁性体と前記導電板の間に配置される固定部と、前記磁性体、前記固定部、及び前記導電板をモールディングする封止材を含んでもよい。

上述した課題を達成するために、本発明の他の一実施形態に係る電力効率改善装置は、磁場を生成する磁性体、前記磁場を通過し、一端において、交流電源部に電気的に直列接続されている第１導線と、該第１導線の他端に接続された、過電流及び電気素子へのサージを防止するコントロール部と、前記コントロール部及び負荷部を接続する第２導線とを含む。

前記第１導線は導電板を含み、前記導電板は前記磁場内に前記磁性体から離間して配置され、前記導電板の第１幅は前記導線の第２幅より大きくてもよい。

前記磁場は、０．１〜１Ｔの大きさを有してもよい。

前記磁性体は複数であり、前記第１導線は、前記複数の磁性体それぞれの磁場が重なる部分に配置されてもよい。

前記第１導線を被覆し、前記導電板は被覆しない絶縁部材をさらに含んでもよい。

前記磁性体と前記導電板の間に形成され、前記導電板を前記磁場内部に位置するように固定する固定部をさらに含んでもよい。

前記磁性体は、第１磁性体と、該第１磁性体から離間して配置された第２磁性体とを含み、前記第１及び第２磁性体の互いに対向する面の極性は互いに異なってもよい。

前記第１導線は、前記第１及び第２磁性体間を通過してもよい。

前記磁性体はソレノイドであってもよい。

前記ソレノイドは、ソレノイド芯と、前記ソレノイド芯に巻回したソレノイド導線を含み、前記ソレノイド導線は、前記コントロール部に接続され、前記コントロール部から電源が供給されてもよい。

前記ソレノイドは、第１ソレノイドと、該第１ソレノイドから離間して配置された第２ソレノイドとを含み、前記第１導線は、前記第１及び第２ソレノイド間を通過してもよい。

本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。

本発明によると、負荷部の電力効率を改善し、負荷部、導線、及び電気素子での電力使用量を減少させることができる。

本発明の一実施形態に係る電力効率改善装置のブロック図である。 図１の一実施形態に係る磁場生成部の斜視図である。 図１の他の実施形態に係る磁場生成部の斜視図である。 図１のさらに他の実施形態に係る磁場生成部の斜視図である。 図１のさらに他の実施形態に係る磁場生成部の斜視図である。 図１のさらに他の実施形態に係る磁場生成部の斜視図である。 図１のさらに他の実施形態に係る磁場生成部の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電力効率改善装置の効果を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る電力効率改善装置の効果を説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係る電力効率改善装置のブロック図である。

本発明の利点及び特徴、またはそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されてはならず、互いに異なる多様な形態で実現できるはずである。本実施形態は、本発明の開示を完全なものとし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されたものに過ぎず、本発明は請求項の範疇によって定義されるだけである。図面に示された構成要素の大きさ及び相対的な大きさは、説明の明瞭性のために誇張されたものであってもよい。明細書全体に渡って同一する参照符号は同一する構成要素を指称し、「及び／または」は言及されたアイテムのそれぞれ及び１つ以上のすべての組み合わせを含む。

素子または層が他の素子または層の「上」または「上に」と指称されているものは、他の素子または層の直ぐ上だけではなく、中間に他の層または他の素子を介在する場合も含む。この反面、素子が「直接上」または「真上に」と指称されるものは、中間に他の素子または層を介在しないことを示す。

空間的に相対的な用語である「下」、「下に」、「下部」、「上」、「上部」などは、図に示されているように、１つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用されてもよい。空間的に相対的な用語は、図に示されている方向に加え、使用時または動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。例えば、図に示されている素子を裏返した場合、他の素子の「下」または「下に」と記述された素子は、他の素子の「上」に置かれることになる。したがって、例示的な用語である「下」は、下と上の方向をすべて含んでもよい。素子は他の方向にも配向されることがあるため、これによって空間的に相対的な用語は配向に応じて解釈されてもよい。

本明細書で使用される用語は実施形態を説明するためものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において単数型は、語句で特別に言及されない限り複数型も含む。明細書で使用される「含む」及び／または「含んでいる」は、言及された構成要素の他にも１つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。

第１及び第２などは多様な素子や構成要素を叙述するために使用されるが、これらの素子や構成要素はこれらの用語によって制限されないことは当然である。これらの用語は、１つの素子や構成要素を他の素子や構成要素と区別するために使用されるものに過ぎない。したがって、後述される第１素子や構成要素は、本発明の技術的思想内において第２素子や構成要素であってもよいことは当然である。

他の定義がなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術及び科学的用語を含む）は、当業者が共通して理解できる意味として使用されるであろう。また、一般的に使用される辞書で定義されている用語は、明白に特別に定義されない限り、理想的または過度に解釈されてはならない。

図１及び図２を参照しながら、本発明の一実施形態に係る電力効率改善装置２００について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電力効率改善装置２００のブロック図であり、図２は、図１の磁場生成部２１０の一実施形態に係る斜視図である。

図１を参照すると、電力効率改善装置２００は、電源部１００と負荷部１１０の間の電力線１２０に並列に接続してもよい。電源部１００は負荷部１１０に電力を供給し、負荷部１１０は電源部１００から電力の供給を受けて作動する。負荷部１１０は、例えば、生産設備、機械装置、ビルなどの電力を使用するものであれば何でもよい。

電力線１２０は、電源部１００と負荷部１１０の間を接続し、負荷部１１０に電力を供給する。電力線１２０には交流電圧が印加されてもよい。電力線１２０は、第１〜第４電力線１２１、１２３、１２５、１２７を含み得る。第１〜第４電力線１２１、１２３、１２５、１２７は同じ電圧を有し、互いに異なる相を有してもよい。図１では、電力線１２０が３相４線であり、４本の電力線１２１、１２３、１２５、１２７を含むものとして示されているが、本発明がこれに制限されてはならず、例えば、電力線１２０は３相３線であり、３本の電力線を含んでもよく、３相ではなく４相などであってもよい。

電力効率改善装置２００は、磁場生成部２１０、導線２２０、コントロール部２３０を含んでもよい。

磁場生成部２１０は強い磁場を生成する。生成された磁場は、電力線１２０及び負荷部１１０に配置された導線内の自由電子の流動速度を増加させ、電力線１２０及び負荷部１１０に配置された導線の伝導度を向上できるようになる。

磁場生成部２１０は、０．１〜１Ｔの磁場を生成してもよい。０．１Ｔ未満の磁場は負荷部１１０の電力効率を改善するには多少不足であり、１Ｔを超える磁場は生成が容易でない。また、磁場の強度が大きいほど、むしろ導線の伝導度は減少し、磁場生成部２１０の期待寿命（life time)が短くなることがある。

導線２２０は、負荷部１１０と電力線１２０に磁場の効果を及ぼすために必要である。導線２２０の一端は電力線１２０に接続され、導線２２０の他端はコントロール部２３０に接続されている。導線２２０は磁場生成部２１０とは直接に接続せず、磁場生成部２１０が生成した磁場を通過する。

コントロール部２３０は、導線２２０の他端に接続されている。導線２２０の一端は電力線に電気的に並列接続され、コントロール部２３０は、導線２２０に流れる電圧及び電流を制御することができる。具体的には、コントロール部２３０は、電力線１２０に印加された交流電圧に等しい交流電圧を導線２２０に印加し、負荷部１１０への過電流及び電圧のサージを防止する。

磁場生成部２１０及び導線２２０の数は、電力線１２０の数に対応してもよい。例えば、電力線１２０が４本である場合、磁場生成部２１０も４つであり、導線２２０も４本であってもよい。図１では電力線１２０が４本であると示されているが、磁場生成部２１０もそれぞれの電力線１２１、１２３、１２５、１２７と対応するように４つであり、導線２２０もそれぞれの電力線１２１、１２３、１２５、１２７と対応するように４本であってもよい。具体的には、第１電力線１２１には第１サブ導線２２１の一端が接続し、第１サブ導線２２１は第１磁場生成部２４１が生成した磁場を通過し、第１サブ導線２２１の他端はコントロール部２３０と接続してもよい。第２電力線１２３には第２サブ導線２２３の一端が接続し、第２サブ導線２２３は第２磁場生成部２４３が生成した磁場を通過し、第２サブ導線２２３の他端はコントロール部２３０と接続してもよい。第３電力線１２５には第３サブ導線２２５の一端が接続し、第３サブ導線２２５は第３磁場生成部２４５が生成した磁場を通過し、第３サブ導線２２５の他端はコントロール部２３０と接続してもよい。第４電力線１２７には第４サブ導線２２７の一端が接続し、第４サブ導線２２７は第４磁場生成部２４７が生成した磁場を通過し、第４サブ導線２２７の他端はコントロール部２３０と接続してもよい。

図２を参照しながら、磁場生成部２１０について説明する。図１には４つの磁場生成部２４１、２４３、２４５、２４７が示されているが、４つの磁場生成部２４１、２４３、２４５、２４７すべては同じ形状を有しているため、以下では１つについてのみ説明する。

磁場生成部２１０は、磁性体３１０と固定部３３０を含んでもよい。磁性体３１０は強い磁場３２０を生成してもよい。磁性体３１０は、０．１〜１Ｔの大きさを有する磁場３２０を生成してもよい。磁性体３１０は円形で示されているが、本発明がこれに制限されてはならない。

固定部３３０は、導電板４１０と磁性体３１０の間に配置されてもよく、導電板４１０が磁性体３１０と接触することを防いでもよい。固定部３３０により、導電板４１０は磁性体３１０から離間して配置されてもよい。さらに、固定部３３０は、導電板４１０が磁場３２０内部に位置できるように固定してもよい。

固定部３３０の表面に接着剤を塗って磁性体３１０と導電板４１０を固定部３３０に付けてもよいが、本発明がこれに制限されてはならない。固定部３３０は導体ではない物質で構成されてもよい。

磁場生成部２１０を通過する導線２２０は、導電板４１０、第１導線部４２０、第２導線部４３０を含んでもよい。第１導線部４２０はショート（短絡）を防ぎ、外部の環境から第１導線部４２０を保護するために第１絶縁部材４２３によって被覆されてもよい。第１導線部４２０は電力線１２０と接続してもよい。

第２導線部４３０もショートを防ぎ、外部の環境から第２導線部４３０を保護するために第２絶縁部材４３３によって被覆されてもよい。第２導線部４３０はコントロール部２３０と接続してもよい。

第１導線部４２０と第２導線部４３０の間には導電板４１０が配置されてもよい。導電板４１０は、磁場３２０が生成された空間を通過し、磁場３２０の影響を受けてもよい。導電板４１０は、磁場３２０の影響を最大限に受けるために、第１及び第２導線部４２０、４３０よりも大きい面積を有するように形成されてもよい。具体的には、導電板４１０の第１幅（Ｗ１）は、第１及び第２導線部４２０、４３０の第２幅（Ｗ２）よりも大きいかまたは同じである。導電板４１０の面積が大きいため、第１及び第２導線部４２０、４３０に比べて磁場４２０が形成された空間を占める領域が広くなる。導電板４１０は、固定部３３０によって磁場３２０内に磁性体３１０から離間して配置されてもよい。図２では、導電板４１０が磁性体３１０の下部に配置されるものと示されているが、本発明はこれに制限されてはならず、磁性体３１０の上に固定部３３０、導電板４１０が積層される構造で形成されてもよい。

導電板４１０が磁場３２０の影響を受けると、順に第１及び第２導線部４２０、４３０、電力線１２０、負荷部１１０の導線内の自由電子の流動速度を増加できるようになる。

磁性体３１０、固定部３３０、導電板４１０などを外部の環境や衝撃などから保護するために、これらを封止材５００で封止（モールディング）してもよい。封止材５００は非伝導性物質であってもよく、例えばエポキシ樹脂であってもよいが、これに制限されてはならない。図面では、封止材５００は円柱形状で示されているが、本発明はこれに制限されてはならず、封止材５００は多様な形状を有するように形成されてもよい。

一方、封止材５００を形成する場合には、固定部３３０は配置しなくてもよい。すなわち、固定部３３０が配置される場所を封止材５００が封止するようになる。したがって、導電板４１０と磁性体３１０を離間させて導電板４１０を固定する役割を、封止材５００が固定部３３０の代わりに行ってもよい。

図３を参照しながら、他の実施形態に係る磁場生成部２１１について説明する。上述と重複する内容は説明を省略し、相違点について主に説明する。図３は、図１の他の実施形態に係る磁場生成部２１１の斜視図である。

図３を参照すると、他の実施形態に係る磁場生成部２１１は、複数の磁性体３１１、３１２を含み得る。例えば、第１磁性体３１１が配置され、第１磁性体３１１から離間して第２磁性体３１２が配置されてもよい。図３では、第１及び第２磁性体３１１、３１２が上下に配置されると示されているが、本発明がこれに制限されてはならない。また、磁性体は、例えば３つ以上が配置されてもよい。

第１磁性体３１１は第１磁場３２１を生成し、第２磁性体３１２は第２磁場３２２を生成してもよい。第１磁場３２１と第２磁場３２２が重なることによって磁場の強度が大きくなるため、第１磁性体３１１と第２磁性体３１２は第１磁場３２１と第２磁場３２２が重なる程度に離間させる。第１及び第２磁性体３１１、３１２の間で第１磁場３２１と第２磁場３２２が合わさるために、互いに対向する第１磁性体３１１の一面と第２磁性体３１２の一面は極性が互いに異なってもよい。図３では、例示的に、互いに対向する第１磁性体３１１の下面がＳ極であり、第２磁性体３１２の上面がＮ極であると示した。

第１及び第２磁性体３１１、３１２の間で磁場が最も大きいため、導線２２０は第１及び第２磁性体３１１、３１２の間を通過してもよい。導電板４１０を第１及び第２磁性体３１１、３１２に配置するために、導電板４１０と第１磁性体３１１の間には第１固定部３３１が、導電板４１０と第２磁性体３１２の間には第２固定部３３２が配置されてもよい。第１及び第２固定部３３１、３３２は、導体ではない物質で構成されてもよい。

第１及び第２磁性体３１１、３１２が生成する第１及び第２磁場３２１、３２２の強度の合計は、０．１〜１Ｔの大きさであってもよい。

封止材５００は、第１及び第２磁性体３１１、３１２、導電板４１０、第１及び第２固定部３３１、３３２を封止するように形成されてもよい。

図４を参照しながら、さらに他の実施形態に係る磁場生成部２１２について説明する。上述と重複する内容は説明を省略し、相違点について主に説明する。図４は、図１のさらに他の実施形態に係る磁場生成部２１２の斜視図である。

図４を参照すると、磁場生成部２１２は、ソレノイド３１３を利用して磁場３２３を生成してもよい。具体的には、ソレノイド３１３は、ソレノイド芯３１３＿１と、ソレノイド芯３１３＿１を囲繞するソレノイド導線３１３＿２を含み得る。ソレノイド心３１３＿１は、例えば強磁性体であってもよい。ソレノイド導線３１３＿２は、コントロール部２３０に接続されて独立的に存在する電源供給部から電源の供給を受けてもよい。ソレノイド導線３１３＿２に電源が供給されて電流が流れると、ソレノイド３１３には、図４に示すように磁場３２３が生成される。磁場３２３を通過するように導電板４１０が配置されてもよく、ソレノイド３１３と導電板４１０の間に固定部３３０が配置されて導電板４１０が磁場３２３内に配置され、固定部３３０がソレノイド３１３から離間するように固定してもよい。

図２の磁場生成部２１０とは異なり、磁性体をソレノイド３１３で使用すると、磁場３２３を生成するためにソレノイド３１３に電源を供給しなければならないため、電力消費が追加で発生する。しかし、負荷部１１０で節減される電力量は、磁場３２３を生成するための電力量よりも遥かに大きい。さらに、磁性体３１０の磁場３２０は時間の経過と共に減少するが、ソレノイド３１３を使用する場合には、磁場３２３の強度は時間が経過しても変わらない。

ソレノイド３１３の磁場３２３の強度は、０．１〜１Ｔであってもよい。

図５を参照しながら、さらに他の実施形態に係る磁場生成部２１３について説明する。上述と重複する内容は説明を省略し、相違点について主に説明する。図５は、図１のさらに他の実施形態に係る磁場生成部２１３の斜視図である。

図５を参照すると、図４とは異なり、磁場生成部２１３は複数のソレノイドを含んでもよい。例えば、第１ソレノイド３１３が配置され、第１ソレノイド３１３から離間して第２ソレノイド３１４が配置されてもよい。図５では、第１及び第２ソレノイド３１３、３１４が上下に配置されると示されているが、本発明がこれに制限されてはならない。また、ソレノイドは、例えば３つ以上が配置されてもよい。第１及び第２ソレノイド３１３、３１４はそれぞれ、第１及び第２ソレノイド芯３１３＿１、３１４＿１と、第１及び第２ソレノイド芯３１３＿１、３１４＿１を囲繞する第１及び第２ソレノイド導線３１３＿２、３１４＿２を含んでもよい。

第１ソレノイド３１３は第１磁場３２３を生成し、第２ソレノイド３１４は第２磁場３２４を生成してもよい。第１磁場３２３と第２磁場３２４が合わさることによって磁場の強度が大きくなるため、第１ソレノイド３１３と第２ソレノイド３１４は、第１磁場３２３と第２磁場３２４が重なる程度に離間させる。第１及び第２ソレノイド３１３、３１４の間で第１磁場３２３と第２磁場３２４が合わさるために、互いに対向する第１ソレノイド３１３の一面と第２ソレノイド３１４の一面は極性が互いに異なってもよい。図５では、例示的に、互いに対向する第１ソレノイド３１３の下面がＳ極であり、第２ソレノイド３１４の上面がＮ極であると示した。

第１及び第２ソレノイド３１３、３１４の間で磁場が最も大きいため、導線２２０は第１及び第２ソレノイド３１３、３１４の間を通過してもよい。導電板４１０を第１及び第２ソレノイド３１３、３１４の間に配置するために、導電板４１０と第１ソレノイド３１３の間には第１固定部３３１が、導電板４１０と第２ソレノイド３１４の間には第２固定部３３２が配置されてもよい。

第１及び第２ソレノイド３１３、３１４が生成する第１及び第２磁場３２３、３２４強度の合計は、０．１〜１Ｔの大きさであってもよい。

封止材５００は、第１及び第２ソレノイド３１３、３１４、導電板４１０、第１及び第２固定部３３１、３３２を封止するように形成されてもよい。

図６を参照しながら、さらに他の実施形態に係る磁場生成部２１４について説明する。上述と重複する内容は説明を省略し、相違点について主に説明する。図６は、図１のさらに他の実施形態に係る磁場生成部２１４の斜視図である。

図６を参照すると、磁場生成部２１４は、ソレノイド３１３と磁性体３１０を含んでもよい。例えば、ソレノイド３１３が配置され、ソレノイド３１３から離間して磁性体３１０が配置されてもよい。図６では、ソレノイド３１３が磁性体３１０上に配置されると示されているが、これに制限されてはならず、ソレノイド３１３が磁性体３１０の下部に配置されてもよい。

ソレノイド３１３は、ソレノイド芯３１３＿１と、ソレノイド芯３１３＿１を包むソレノイド導線３１３＿２を含んでもよい。ソレノイド導線３１３＿２は、コントロール部２３０に接続して電源の供給を受けてもよい。

ソレノイド３１３と磁性体３１０はそれぞれ、磁場３２３、３２０を生成してもよい。それぞれの磁場３２３、３２０が互いに合わさるために、互いに対向するソレノイド３１３の一面と磁性体３１０の一面は極性が互いに異なってもよい。図６では、例示的に、互いに対向するソレノイド３１３の下面がＳ極であり、磁性体３１０の上面がＮ極であると示した。

導線２２０、特に導電板４１０は、ソレノイド３１３と磁性体３１０の間を通過してもよい。導電板４１０をソレノイド３１３と磁性体３１０の間に配置するために、導電板４１０とソレノイド３１３の間、導電板４１０とソレノイド３１０の間にはそれぞれ固定部３３０が配置されてもよい。

ソレノイド３１３と磁性体３１０が生成する第１及び第２磁場３２３、３２０強度の合計は、０．１〜１Ｔの大きさであってもよい。

封止材５００は、ソレノイド３１３、磁性体３１０、導電板４１０、固定部３３０を封止するように形成されてもよい。

図７を参照しながら、さらに他の実施形態に係る磁場生成部２１５について説明する。上述と重複する内容は説明を省略し、相違点について主に説明する。図７は、図１のさらに他の実施形態に係る磁場生成部２１５の斜視図である。

図７を参照すると、磁場生成部２１５は、複数の磁性体３１１、３１２と複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆを含んでもよい。前記複数のソレノイド３１３ａ〜３１３Ｆは、永久磁石に代替が可能である。具体的には、図３の磁場生成部２１１のように第１磁性体３１１と第２磁性体３１２を配置し、第１及び第２磁性体３１１、３１２を囲繞する複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆを配置してもよい。複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆと複数の磁性体３１１、３１２は、互いに離間して配置される。図７では、複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆが６つであり、平行する六角形の頂点に位置するように示されているが、これに制限されてはならず、例えば、４つまたは８つのソレノイドが第１及び第２磁性体３１１、３１２の周りで四角形の頂点に位置したり、８つのソレノイドが八角形の頂点に位置してもよい。複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆはそれぞれコントロール部２３０に接続し、コントロール部２３０から電源の供給を受けて磁場を形成してもよい。導電板４１０は、複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆと複数の磁性体３１１、３１２が生成した磁場に位置する。導電板４１０は、複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆ及び複数の磁性体３１１、３１２と非接触する。第１導線部４２０と第２導線部４３０は、複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆの間を通過して導電板４１０と接続する。第１及び第２絶縁部材４２３、４３３によって第１及び第２導線部４２０、４３０をそれぞれ被覆しているため、第１及び第２導線部４３０も複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆと非接触する。

複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆと複数の磁性体３１１、３１２が生成する磁場の大きさの合計は、０．１〜１Ｔであってもよい。複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆと複数の磁性体３１１、３１２によって磁場が発生するため、それぞれが生成する磁場の大きさは小さくなる。

導電板４１０と第１磁性体３１１の間には第１固定部３３１が、導電板４１０と第２磁性体３１２の間には第２固定部３３２が配置されてもよい。第１及び第２固定部３３１、３３２は、導体ではない物質で構成されてもよい。

封止材５００は、複数のソレノイド３１３ａ〜３１３ｆ、複数の磁性体３１１、３１２、導電板４１０、第１及び第２固定部３３１、３３２を封止するように形成されてもよい。

図８及び図９を参照しながら、本発明の一実施形態に係る電力効率改善装置２００の効果について説明する。図８及び図９は、本発明の一実施形態に係る電力効率改善装置２００の効果を説明するための図である。具体的には、図８は表１に対する折れ線グラフであり、図９は１週間単位での本発明の効果を示した棒グラフである。

電力効率改善装置２００の効果を調べるために、次のように実験を行った。生産ライン設備全体（図１の負荷部１１０に対応）に供給する電力線（３相４線、３８０Ｖ）に電力効率改善装置２００を接続し、生産ライン設備が１日に使用する電力量、生産ライン設備が１日に生産する生産量を測定した。また、これにより、生産量と対比してどのくらい電力量を使用したかを計算した。生産ライン設備で１日に使用する電力量と生産量には毎日少しずつの差があるため、正確な効果を把握するために、生産量に対比する電力使用量を求めた。生産ラインの生産量単位はトン（ton）であり、電力量単位はｋｗｈである。

図８には、表１の内容をグラフで示した。

表１と図８を参照すると、生産ライン設備に電力効率改善装置２００を設置すると、設置前と比べて生産ライン設備において生産量と対比して電力使用量が減少することが確認された。電力効率改善装置２００は、電力線１２０及び負荷部１１０の導線に流れる自由電子の流動速度を改善し、このような改善は電力効率改善装置２００に近い方から順になされる。したがって、生産ライン設備全体に電力効率改善効果が現われるためには一定の時間が必要となり、したがって電力効率改善装置２００を設置した直後には改善効果は現われず、時間を置いて徐々に効果が現われ始める。

図９では、１週間単位で平均を出し、設置前の生産量に対比する電力使用量と設置後の生産量に対比する電力使用量を比べた。

設置後１週間の平均生産量に対比する電力使用量は０．０３３４ｋｗｈ／ｔと、設置前の０．０３３６ｋｗｈ／ｔに比べて０．６％減少した。しかし、設置後２週間の平均生産量に対比する電力使用量は０．０３１８ｋｗｈ／ｔと、設置前に比べて５．４％減少し、設置後３週間の平均生産量に対比する電力使用量は０．０３１１ｋｗｈ／ｔと、設置前に比べて７．４％減少した。生産ライン設備が使用する１日の電力量が数千ｋｗｈであることを考慮するとき、電力効率改善装置２００の優れた電力節減効果を確認することができる。

図１０を参照しながら、本発明の他の実施形態に係る電力効率改善装置２０１について説明する。上述と重複する内容は説明を省略し、相違点について主に説明する。図１０は、本発明の他の実施形態に係る電力効率改善装置２０１のブロック図である。

図１０の電力効率改善装置２０１は、図１の電力効率改善装置２００とは異なり、電源部１００と負荷部１１０の間に直列に接続されている。具体的には、電力効率改善装置２０１は、第１導線２２０ａ、第２導線２２０ｂ、磁場生成部２１０、コントロール部２３０を含む。図１０では、例示的に、電源部１００が３相４線で電力を供給すると示した。したがって、第１導線２２０ａは、４本の導線２２１＿１、２２３＿１、２２５＿１、２２７＿１を含み、第２導線２２０ｂは、４本の導線２２１＿２、２２３＿２、２２５＿２、２２７＿２を含むと示した。電源部１００が提供する電圧相により、第１導線２２０ａと第２導線２２０ｂの数が異なってもよい。

第１導線２２０ａは電源部１００に接続し、磁場生成部２４１を通過してコントロール部２３０に接続する。具体的には、第１サブ導線２２１＿１は第１磁場生成部２４１を通過してコントロール部２３０に接続し、第２サブ導線２２３＿１は第２磁場生成部２４３を通過してコントロール部２３０に接続し、第３サブ導線２２５＿１は第３磁場生成部２４５を通過してコントロール部２３０に接続し、第４サブ導線２２７＿１は第４磁場生成部２４７を通過してコントロール部２３０に接続する。

第２導線２２０ｂは、コントロール部２３０と負荷部１１０の間を接続する。具体的には、第１導線２２０ａが第１〜第４サブ導線２２１＿１、２２３＿１、２２５＿１、２２７＿１を含むため、第２導線２２０ｂも第５〜第８サブ導線２２１＿２、２２３＿２、２２５＿２、２２７＿２を含む。言い換えれば、第１導線２２０ａと第２導線２２０ｂの数は等しい。第５サブ導線２２１＿２は第１サブ導線２２１＿１とコントロール部２３０を通じて接続し、第６サブ導線２２３＿２は第２サブ導線２２３＿１とコントロール部２３０を通じて接続し、第７サブ導線２２５＿２は第３サブ導線２２５＿１とコントロール部２３０を通じて接続し、第８サブ導線２２７＿２は第４サブ導線２２７＿１とコントロール部２３０を通じて接続する。

図１０に示すように、電力効率改善装置２０１を電源部１００と負荷部１１０の間に直列に接続すると、電力効率改善の効果がより迅速に現れるようになる。図２の電力効率改善装置２０１のように、電源部１００と負荷部１１０の間で電力効率改善装置２００を並列に接続すると、図９のように約２週間が経過しなければ明らかな効果が現われない。しかし、図１０のように、電力効率改善装置２０１を電源部１００と負荷部１１０の間に直列に接続すると、２週間前から明らかな効果が現われるようになる。電力効率改善装置２０１の抵抗は、負荷部１１０の抵抗と比べると極めて微小であるため、直列に接続しても負荷部１１０の動作には影響を及ぼさない。

図１０の電力効率改善装置２０１の磁場生成部２１０の形状と磁場生成部２１０を通過する第１導線２２０ａの形状は、図２〜図７に示すものと同じであるため、詳しい説明は省略する。

コントロール部２３０は、第１及び第２導線２２０ａ、２２０ｂに流れる電圧と電流を制御することができる。例えば、コントロール部２３０は、第１及び第２導線２２０ａ、２２０ｂの過電流及び電気素子へのサージを防止することができる。また、コントロール部２３０は、磁場生成部２１０及び負荷部１１０間に配置されることに限定されずに、電源部１１０に直接接続されてもよい。以上、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、当業者は、本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変更しなくても、他の具体的な形態で実施できるということを理解できるであろう。したがって、上述した実施形態はすべての面において例示的なものに過ぎず、限定的なものではないと理解されなければならない。

１００：電源部
１１０：負荷部
１２０：電力線
２００、２０１：電力効率改善装置
２１０〜２１５：磁場生成部
２２０：導線
２３０：コントロール部
３１０、３１１、３１２：磁性体
３２０、３２１、３２２、３２３、３２４：磁場
３１３、３１４、３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ、３１３ｄ、３１３ｅ、３１３ｆ：ソレノイド
５００：封止材

Claims (26)

1. 電力効率改善装置であって、
   磁場を生成する磁性体と、
   前記磁場を通過するように配置され、一端において、交流電圧が印加される電力線に電気的に並列接続されている導線と、
   前記導線の他端に接続され、前記電力線に印加された前記交流電圧に等しい交流電圧を前記導線に印加して過電流及び電気素子へのサージを防止するコントロール部とを含み、
   前記導線が導電板を含み、
   前記導電板が、前記磁場が形成される空間に前記磁性体から離間して配置されており、前記導電板の第１幅が前記導線の第２幅よりも大きいかまたは同じであることを特徴とする電力効率改善装置。
2. 前記磁場が、０．１〜１Ｔの大きさを有することを特徴とする請求項１に記載の電力効率改善装置。
3. 前記導線を被覆する絶縁部材をさらに含み、
   前記導電板が被覆されていないことを特徴とする請求項１に記載の電力効率改善装置。
4. 前記磁性体及び前記導電板間に形成され、前記導電板を前記磁場の内部に位置するように固定する固定部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電力効率改善装置。
5. 前記磁性体が、第１磁性体と、該第１磁性体から離間して配置された第２磁性体とを含み、
   前記第１及び第２磁性体の互いに対向する面の極性が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の電力効率改善装置。
6. 前記導線が、前記第１及び第２磁性体間を通過するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電力効率改善装置。
7. 前記磁性体がソレノイドであることを特徴とする請求項１に記載の電力効率改善装置。
8. 前記ソレノイドが、
   強磁性体と、
   前記強磁性体に巻回したソレノイド導線とを含むことを特徴とする請求項７に記載の電力効率改善装置。
9. 前記ソレノイドが、第１ソレノイドと、該第１ソレノイドから離間して配置された第２ソレノイドとを含み、
   前記導線が、前記第１及び第２ソレノイド間を通過するように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の電力効率改善装置。
10. 前記磁性体が、
    上下に離間して配置された第１及び第２磁性体と、
    前記第１及び第２磁性体を囲繞する複数のソレノイドとを含み、
    前記導線が、前記第１及び第２磁性体間において、前記第１磁性体、第２磁性体、及び前記複数のソレノイドそれぞれの磁場が重なる部分を通過するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電力効率改善装置。
11. 前記磁性体、前記導電板が配置された空間を封止する封止材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電力効率改善装置。
12. 電力効率改善装置であって、
    互いに異なる相を有する複数の電力線に１対１で対応する複数の磁場生成部と、
    それぞれの一端が前記複数の電力線それぞれに１つずつ電気的に並列接続され、前記複数の磁場生成部のそれぞれが生成した磁場を通過するように配置された複数の導線と、
    前記複数の導線の他端に接続され、前記複数の導線に流れる電圧及び電流を制御するコントロール部とを含むことを特徴とする電力効率改善装置。
13. 前記コントロール部が、前記複数の導線のそれぞれが接続する前記複数の電力線それぞれの交流電圧に等しい交流電圧を前記複数の導線のそれぞれに印加して過電流及び電気素子へのサージを防止するように構成されており、
    前記複数の磁場生成部のそれぞれが、０．１〜１Ｔの磁場を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の電力効率改善装置。
14. 前記複数の導線のそれぞれが、
    絶縁部材によって被覆された導線部と、
    導電板とを含み、
    前記導電板が、前記磁場生成部が生成した磁場内に位置することを特徴とする請求項１２に記載の電力効率改善装置。
15. 前記複数の磁場生成部のそれぞれが、
    前記磁場を生成する磁性体と、
    前記磁性体と前記導電板の間に配置される固定部と、
    前記磁性体、前記固定部及び前記導電板を封止する封止材とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の電力効率改善装置。
16. 電力効率改善装置であって、
    磁場を生成する磁性体と、
    前記磁場を通過するように配置され、一端において、交流電源部に電気的に直列接続されている第１導線と、
    前記第１導線の他端に接続された、過電流及び電気素子へのサージを防止するコントロール部と、
    前記コントロール部及び負荷部を直列接続する第２導線とを含むことを特徴とする電力効率改善装置。
17. 前記第１導線が導電板を含み、
    前記導電板が前記磁場内に前記磁性体から離間して配置されており、前記導電板の第１幅が前記導線の第２幅よりも大きいことを特徴とする請求項１６に記載の電力効率改善装置。
18. 前記磁場が、０．１〜１Ｔの大きさを有することを特徴とする請求項１６に記載の電力効率改善装置。
19. 前記磁性体が複数存在し、
    前記第１導線が、前記複数の磁性体それぞれの磁場が重なる部分に配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の電力効率改善装置。
20. 前記第１導線を被覆しかつ前記導電板を被覆しない絶縁部材をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の電力効率改善装置。
21. 前記磁性体及び前記導電板間に形成され、前記導電板を前記磁場内部に位置するように固定する固定部をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の電力効率改善装置。
22. 前記磁性体が、第１磁性体と、該第１磁性体から離間して配置された第２磁性体とを含み、
    前記第１及び第２磁性体の互いに対向する面の極性が互いに異なることを特徴とする請求項１６に記載の電力効率改善装置。
23. 前記第１導線が、前記第１及び第２磁性体間を通過するように配置されていることを特徴とする請求項２２に記載の電力効率改善装置。
24. 前記磁性体がソレノイドであることを特徴とする請求項１６に記載の電力効率改善装置。
25. 前記ソレノイドが、
    ソレノイド芯と、
    前記ソレノイド芯に巻回したソレノイド導線とを含むことを特徴とする請求項２４に記載の電力効率改善装置。
26. 前記ソレノイドが、第１ソレノイドと、該第１ソレノイドから離間して配置された第２ソレノイドとを含み、
    前記第１導線が、前記第１及び第２ソレノイド間を通過するように配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の電力効率改善装置。
    

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