JP2016005318A - 電力改善装置、電力改善システム - Google Patents

Abstract

【課題】高調波フィルターや進相コンデンサーなどが設置されている場所でも使用できる電力改善装置を提供する。
【解決手段】インバーター装置はモーターの回転数を制御して突入電流の発生抑制や高調波などの有害電波の抑え、機器の効率化を図ることにより機器の寿命を長持ちさせると言われている。インバーター機器はＤＣで動き制御するのもだから本電力改善装置はインバーター２次側に取り付けることが出来る。１２０度ずつ位相がずれた３系統の交流を三相交流という。電圧と電流の波形がずれ、位相差が生じた際、その位相差の余弦を力率という。この力率の改善に用いるのが進相コンデンサーである。進相コンデンサー使用場所にはコンデンサー設置の前後どっちでも装着可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、高調波を減らし電流の効率を上げて省エネや機器の長寿命に貢献した経験を活かした電力改善システムに関する。また本発明は、自然鉱物、塩水、金銀同の導体版、磁気場誘導装置で構成された仕組みに内外部箱をかぶせた形態となる電力改善装置に関する。

本発明は、自然の中に多く散在する鉱物の特性を活かしたものである。電気石の 性質を活かして電流の流れの改善と、酸化鉄の特性を活かして高調波の吸収の事により抵抗や有害電波を減らすことにより電流の潤滑な流れを誘導し電力を改善する装置である。また、この鉱物をナノ級粉末し表面積を増やすことや混合率のノーハーウから生まれる省エネ材料となる。

２０１１年３月１１日に起きた日本東北地域の大震災で電力不足状況が持続している。既存エネルギー源である石炭や石油に代わる代替エネルギー資源を開発するため、風力、潮力、太陽光、地熱などの脱Ｃ０２エネルギー資源開発に国を挙げて様々な研究が行われている。

このような自然エネルギーで開発、生産されるエネルギーは電気エネルギーに変わり使用されている事情である。最近セルガスなどの実用化が進められているがＣＯ２削減による地球温暖化には大きく寄与することは期待されるが実際電気エネルギーを直接消費する電気製品の負荷を減らすことはまだ出来ていない。無論コストの面では大きく寄与できるのであろう。最近はＬＥＤ素子を活かした照明機器や関連ディスプレーなどは国のＰＳＥ規格などの厳しい基準により力率などを０．９以上と規制されていて省エネに貢献できるようになっている。

しかしながら既存の工作機械であるモーターやポンプ、冷暖房機器、洗濯機、冷蔵庫、空調機などのコイル負荷製品は力率がまだＬＥＤ照明機器のように力率の規制が厳しくないので省エネできる範囲が広いのも現実である。電気製品の規制範囲の中で突入電流や高調波だけの有害電波の数値を見ると突入電流値は２０ｍＡ以下、高調波は平均３０％含有率となっているのも事実である。このような機械に大きく負担を与える有害電波と各種抵抗は電力流れを悪くし、かつ機械の誤作動や不具合を起こすし、かつ機械の寿命も短縮することが多いと言われている。自然エネルギーの開発や普及も大事であるが電流の流れを改善して潤滑な電流の流れを誘導して効率をあげ省エネに繋がる研究開発も同時に行うべきであると考えている。

本電力改善装置の開発に関することは自然石の素材が持つ性質の把握や研究を始め、実際に日本国内に複数の省エネ結果を得た経験からスタートする。電気石が持つ高い誘電率や圧電効果、また酸化鉄が持つ高調波の吸収力、塩化水が持つ誘電物質が化学的応力の応答として生ずる電気的ポテンシャルが開発の根拠である。自然状態でマイナスイオンを３０年以上放出する鉱物である電気石粉末と高調波を吸収して放出する自然石の酸化鉄粉末（応用製品；フェライトコア；東京工科大学、加藤教授チーム開発）の特性を混合させることによりよって、電流の流れの改善により省エネができるまでになった。

そこで本発明においては、高調波フィルターや進相コンデンサーなどが設置されてある場所でも使用できる電力改善装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電力改善装置は、電流の流れの改善装置において、箱の室内用と屋外防水タイプ、箱の中に混合される電気石や酸化鉄の鉱物の混ぜるナノ級の誘電率高い鉱物、前記ナノ級鉱物混合層の中に配置する金銀銅の誘電体素材、（ｐｙｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ピロ電気：電気石などの誘電体結晶の表面に現れる電気）、電線の中から生じる残留電流を下げる電線皮材の切からと長さ決定、塩化水分からなる特徴をもつ。

本発明の電力改善装置は、高調波フィルターや進相コンデンサーなどが設置されてある場所でも使用できる。

誘電率が高い鉱物の混合物を示す概念図 製品箱の構成を示す概念図 交流の有効電力と無効電力の関係を示す図 交流の有効電力と無効電力の関係を示し、伝達される電力と往復される電力を示す図 銅版銀板の誘導分極版を示す図 図５の誘導分極版に誘電分極を生じさせた状態を示す図 誘導分極が生じた状態の図 誘導性負荷と容量性負荷の関係を示す図 本発明の電力改善装置の箱構造を示す図 本発明の電力改善装置で使用する電線の構造を示す図 本発明の電力改善装置で使用する電線の構造を示す図 本発明の電力改善装置で使用する電線の構造を示す図 本発明の電力改善装置が高調波フィルターや進相コンデンサーなどが設置されてある場所でも使用できることを示す図 電力改善装置において、前記負荷に繋げる各層別の構成で３相１１線までとした例を示す図 高い誘電率や電荷を持つ自然鉱物を混合させた物質を備えた電力改善装置の構成を示す図

本発明は高調波を減らし電流の効率を上げて省エネや機器の長寿命に貢献した経験を活かした電力改善システムである。具体的には突入電流の極限まで下げる研究経験（０．１８Ａまでさげ）と高調波を平均８％までさげた経験から動機が電力改善する装置まで進められてきた。

本発明の電力改善装置は自然鉱物、塩水、金銀同の導体版、磁気場誘導装置で構成された仕組みに内外部箱をかぶせた形態となる。

図１０〜図１２を参照して説明する。
電線の皮を残留電流を極めるために工夫を重ねて得た経験や実測値を根拠にした仕組みもある。中の鉱物が持つ電荷、鉱物の性質や反応から生じる自由電子や高調波吸収力能力を圧電効果の物理的な特性を活かし電線に電荷の蜜度を加え電流の流れを潤滑化し、かつ電線からは高調波を吸収し放出する機能を持たせる為に単複数の電線もある。内外部箱は２重成型、構成となる。基本的な形は正方形や四角形になるが負荷機器の形によって整形することも可能であるし、屋外仕様の防水タイプもある。

電線の長さと決着装置は負荷の容量などで決める。また負荷の相別に電線を設けることができ単相、３層３線から１１腺まで構成することが可能である。電線の長さと太さは負荷の容量別に異なるが、電気の流れは太さに比例するのと、距離に反比例する公式により決めるが基本的には現場の施設事情に合わせることとするが基本的には一直線とする。負荷側に決着する端子は後述のように構成し、残留電流を決めさせる。

電流の流れの改善装置は、誘電率が高い電気石、酸化鉄、塩水分などの鉱物其々の自然特性を活かして開発した省エネ機器である。構成は図９のように内外形は箱と電線と圧着端子などで構成される、内部の構成は鉱物粉末である電気石粉末と酸化鉄粉末を混ぜたナノ級混合物と銀、銅の粉末、金銀銅素材の電離分極版、磁気層を作り出す磁石などで構成された装置である。

誘導性負荷（モーターなど回転運動をするすべての負荷）に容量負荷（コンデンサー）を取り付け事により、無効電流値を減らし、有効電流値を上げる事で電流の流れを改善することになり、省エネに繋がる。結論としては電流量が小さくなる。すると力率が上がり、省エネと繋がる。

誘電率が高い自然素材を採択することにより、装置の安全性が高まるし、省エネ効果を一層高めることを図れる。また、通電しない仕組みが設置の易しさや維持管理の面でも優れた経済性を高めることが期待される。図１は誘電率が高い鉱物の混合物を示す概念図である。

荷電粒子の流れを電流といい金属中では自由電子が電流を運ぶ導線に電池をつないだときに電池が持っている起電力が導線内に電場を生じ、それによる力を受けた荷電粒子が動いて導線に一定の電流が生じる。導体のある断面を微小時間ｄｔの間に電荷ｄＱが通過するとき、時間当たりの電荷 を電流の強さという。

金属両端に電圧Ｖを加えると、電場Ｅ（＝Ｖ／ｌ）が生じることから金属導体中の自由電子はクーロン力Ｆ（＝ｅＶ／ｌ）を受ける。そのため、電子は絶えず加速され、速さは限りなく大きくなるように思われているが、実際には陽イオンの熱振動によって、自由電子の動きを妨げる抵抗力が働き、電子の流れる速さは一定になる。この抵抗力は電子の流れる速さｖに比例（比例定数ｋ）すると考えると、クーロン力Ｆと抵抗力ｋｖとの釣り合いから、図３、図４に示す関係が得られる。

製品箱の中に混合された酸化鉄粉末と電気石粉末は外部からの電圧（電位差）を受け、自由電子を作り出す。この自由電子は銅版銀板などの誘導分極版に直線面状に正負の電荷の組が無数に並んで位置される。物質の基本性質である電荷は連続的にナノ状態の単位で発生し、生成したり消滅したりしない。図２は、製品箱の構成を示す概念図である。

図５を参照して説明する。
銅版銀板の誘導分極版は電荷を集め、電荷を自由電子として放出する。外側の電子は自由電子となっていて格子上を動き回ることができ、金属に電位差（電圧）を印加すると、電場に影響されて自由電子が一方向に流れ出す。それが電気の流れ（電流）となる。電流とは電子の移動なのである。荷電粒子の流れを電流といい導電金属中では自由電子が電流を運ぶ。導体のある断面を微小時間ｄｔの間に電荷ｄＱが通過する。とき、時間当たりの電荷を電流の強さという（Ｉ＝ｄＱ／ｄｔ（Ｑは電荷量で１．６０×１０−１９））。自由電子となっていて格子上を動き回ることができ、そのために金属は導体となっている。金属に電位差（電圧）を印加すると、電場に影響されて自由電子が一方向に流れ出す。電子の流れが抵抗なく流れると各種の有害電波や熱などが減り、省エネに繋がる。

図６を参照して説明する。
内箱の中に混合される酸化鉄粉末と電気石粉末を混ぜた混合物は塩水に分解され、イオン分極を作り出す。中に入る銅版銀板金版などの電離分極版は左右に直面線状や半円形にそれぞれ位置させることが出来る。この直線面状に位置される銅版銀板金版（誘導分極）などに電荷を集め、電荷を自由電子として図６のように並べさせ電線を通じ電位差で負荷側に電子が流れていくようにする。

図７を参照して説明する。
誘電分極とは、誘電体に外部電場をかけたときに、その誘電体が電気的に分極する現象のことを言う。電気分極とも言われる。電場によって微視的な電気双極子が整列することで引き起こされる。正負の電荷の組が無数に並んでいる状態であるため、内部にも電位差が生じる。誘電性の源は誘電体内部に電気双極子が生じることである。これを誘電分極と呼び、電子分極、イオン分極、配向分極、空間電荷分極に分類される。電極間に異なる電荷が蓄積された場合、プレート間に電界が生じることにより電荷は電極から他方の電極へ移動する。この電界は単純な平行板コンデンサーにおいて電位差Ｖ＝Ｅ・ｄを生み出す間的に分離された電荷は電界と電位を発生する。電気容量器（コンデンサー）の原理で説明すると下記の公式から見て誘電率εを高めることに着目して、
容量は誘電分極（電極）の面積に比例、分極間の距離に反比例する。同様に誘電体の誘電率にも比例する。

本発明は、コイル負荷などの誘導性負荷に対し、コンデンサーなどの容量性負荷を掛け、使用量を削減する発明である（図８参照）。すなわち、
ε＝ε０＋εｕ＝トルマリン、フェライト、ｃｌ−などの物質
である。

自然素材である酸化鉄と電気石は電係数（ε）が高いので本発明の装置の容量を上げることにより、省エネ率を高めることが出来る。
１．高い誘電係数を持つトルマリン（電気石）とフェライト（酸化鉄）鉱物を採用し、誘電率εを高める。
２．トルマリンとフェライトの鉱物をナノ粉末化して表面積を増やし電荷の動き、自由電子の動きを活発化させる。
３．鉱物混合物から生じる自由電子が電線に電荷の密度を高め、電流の潤滑な流れを誘導する。
４．フェライト成分が高調波を吸収し、放出する機能も果たせる。

電子は、自由電子となっていて格子上を動き回ることができ、そのために金属は導体となっている。金属に電位差（電圧）を印加すると、電場に影響されて自由電子が一方向に流れ出す。それが電気の流れ（電流）となるので電流とは電子の移動である。電子の流れが抵抗なく流れると各種の有害電波や熱などが減り、省エネに繋がる。

また、主な混合物である酸化鉄鉱物はフェライトコアのように高調波を吸収し熱として外部に放出することが出来るから電流のながれに妨げとなる有害電波を減らす事も期待される。

図１３を参照して説明する。
そして本発明の電力改善装置は、高調波フィルターや進相コンデンサーなどが設置されてある場所でも使用できる。インバーター装置はモーターの回転数を制御して突入電流の発生抑制や高調波などの有害電波の抑え、機器の効率化を図ることにより機器の寿命を長持ちさせると言われている。インバーター機器はＤＣで動き制御するのもだから本電力改善装置はインバーター２次側に取り付けることが出来る。１２０度ずつ位相がずれた３系統の交流を三相交流という。電圧と電流の波形がずれ、位相差が生じた際、その位相差の余弦を力率という。この力率の改善に用いるのが進相コンデンサーである。進相コンデンサー使用場所にはコンデンサー設置の前後どっちでも装着可能である。

図１４は、上述の電力改善装置において、前記負荷に繋げる各層別の構成で３相１１線までとした例を示す。

図１５は、高い誘電率や電荷を持つ自然鉱物を混合させた物質を備えた電力改善装置の構成を示す。

Claims (7)

1. 電流の流れの改善装置において、箱の室内用と屋外防水タイプ、箱の中に混合される電気石や酸化鉄の鉱物の混ぜるナノ級の誘電率高い鉱物、前記ナノ級鉱物混合層の中に配置する金銀銅の誘電体素材、ピロ電気：電気石などの誘電体結晶の表面に現れる電気、電線の中から生じる残留電流を下げる電線皮材の切からと長さ決定、塩化水分からなる特徴をもつ電力改善装置。
2. 請求項１の電力改善装置において、磁気場を集め早くする金銀ナノ級粉末を混ぜあう分極版を備えた電力改善装置。
3. 請求項１の電力改善装置において、前記負荷に繋げる電線の長さや素材選択をした電力改善装置。
4. 請求項１の電力改善装置において、前記負荷に繋げる各層別の構成で３相１１線までの電力改善装置。
5. 請求項１の電力改善装置において、高い誘電率や電荷を持つ自然鉱物を混合させた物質を備えた電力改善装置。
6. 請求項１の電力改善装置において、設置方法は変電所ブースバーに直結方法と分電盤２次側に取付けするが負荷側に一直線でする電力改善装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の電力改善装置を用い、
   低圧「直流にあっては７５０ボルト以下、交流にあっては６００ボルト以下のもの」、
   高圧「直流にあっては７５０ボルトを、交流にあっては６００ボルトを超え、７０００ボルト以下のもの」、
   特別高圧 「７０００ボルトを超えるもの」
   低圧８０ボルトから６００ボルトまで使用の汎用製品と高圧と特高圧で区別できる電力改善システム。