JPS6310562B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は発電機やインバーター等も含む各種電
源装置の出力特性の測定試験に供される負荷装置
システムに関する。

［従来の技術］ この種従来の負荷装置としては、水抵抗器が用
いられている。この水抵抗器αは第５図に示すよ
うに３相の各電力ケーブルａを夫々接続した３つ
の電極板（又は電極筒）ｂよりなり縦横３ｍ、高
さ２ｍ程の水槽ｃに架構ｄを設置して吊り下げ、
水中への挿入量を加減して負荷を調整するように
して使用するもので、水槽ｃ中の水を抵抗として
発電機の出力電力を消費するものである。この電
力消費により除々に水温が上昇し水の導電率が大
きくなるため、このままでは水の絶縁破壊が起こ
りアークが発生して危険である。そこで、これを
防ぐため水槽ｃには第５図矢印で示すように、常
に河川、消火栓あるいは貯水槽より冷水を供給す
る一方、温まつた水を排水して水槽ｃ内の水温を
一定以下に保つてやることが不可欠である。この
ため水抵抗器αの使用にあたつては、まず大量の
水が必要である。

これを具体的に示せば、20℃の水を供給して70
℃の温水を排出するとして（70−20）×１＝50
［kcal×］、即ち１当たり、50［kcal］の熱量
を放散するとして、発電機出力1000KWの場合、
まず発電機出力を熱量に換算すると1000×860＝
860000［kcal／ｈ］、これを１m³当たりの水の放散
熱量（50×1000＝50000kcal）で除せば１時間当
たり17.2［m³］の水が必要であることが分る。こ
れを８時間使用するとすれば17.2×８≒140［m³］
の水を必要とすることになる。

これだけの水量を確保すること自体困難である
上に、上記したように、水抵抗器αの使用に当た
つては水槽ｃや水抵抗器αを吊り下げる架台、貯
水槽から水を送るポンプやその配管等が必要で設
備が大掛りであるため、これらの運搬や組み立て
に多大の労力を要する。

それに、水の導電率は、含有する不純物の量に
よつて変化するため水抵抗器αでは安定した抵抗
値が得られないという欠点を有する。

更に重大な欠点は水抵抗器αを使用した時に
は、大量の温排水が生じる点である。というの
は、都市部において前記の条件で、即ち1000KW
の発電機の負荷試験を行い17.2［m³／ｈ］、70℃の
温排水を下水に流した場合、排水能力如何では回
りに湯があふれることになるし、あふれなくても
温水により雑菌が死滅するため下水浄化機能を低
下させてしまうからで、下水の管理者側から負荷
試験を禁止されることもある。

このように電源装置の特性測定に使用する負荷
装置として、水抵抗器は、高圧の場合にアーク発
生の危険がある点、大量の水を要する点、大掛り
な設備と労力を要する点、抵抗値が不安定である
点、又大量の温排水が発生する点など種々の問題
点を有するものであつた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかして本発明は、水を抵抗としながらも高圧
の場合にアークが発生しにくく、温排水を発生さ
せず、又使用する水量も著しく減少させ、安定し
た抵抗値の得られる負荷装置システムを提供せん
とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の負荷装置システムは、水を流入排出し
つつ内部に所定量の水を貯留する有底円筒形のベ
ース電極の底部中央に外出下端に電源装置の出力
ケーブルを接続する円筒形主電極を絶縁状態で貫
植した水抵抗器と、当該水抵抗器より排出される
温水を導入し内部を通過させた後前記水抵抗器に
供給するラジエターと、当該前記ラジエターに水
をスプレー噴射し、このスプレー噴射させた水の
蒸発潜熱にてラジエター内部の温水を冷却するス
プレー管と、前記ラジエターの表面を風冷しそこ
から発生する蒸気を送り出し空間に拡散せしめる
フアンと、ガラリとを配設した電極水冷却処理装
置よりなる。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図乃至第４図に基づき説
明する。

本発明の負荷装置システムＡを構成する水抵抗
器Ｂは壁側中間部位に給水孔１を又底部に排水孔
２を穿設して内部に所定量の水を貯蔵する有底円
筒形のベース電極３と当該ベース電極３の底部中
央に固定した碍子４を貫通して立設しその下端に
電源装置の出力ケーブル５を接続する円筒形の主
電極６と当該主電極６の露出長を調整すべく昇降
動自在に吊設され前記主電極６を覆う絶縁鞘筒７
とからなる。

水抵抗器Ｂは第１図乃至第４図中では１つであ
るが３本１組であり、夫々、主電極６は電源装置
が３相の場合各１相を接続し、一方ベース電極３
間を相互に接続して接地する。従つてＹ接続の抵
抗器となる。

尚、第１図乃至第４図に示すものは高電圧小電
流用のものである。低電圧大電流用のものは主電
極６の直径が大でありベース電極３との隙間が小
さい点で異なる。

本発明の負荷装置システムＡを構成する電極水
冷却装置Ｃは、前記水抵抗器Ｂから排出される温
排水を冷却して再び水抵抗器Ｂに送り込むもの
で、ラジエター８と当該ラジエター８に後面から
水を吹きつけるスプレー管９と当該スプレー間の
背後から送風するフアン１０と当該フアン１０に
てラジエター８前面に散出された送風を導き上方
空間に散出させるガラリ１１と前記ラジエター８
の下側に配置しスプレー間９からラジエター８に
吹き付けられて落下した水を回収する回収水槽１
２と、前記水抵抗器Ｂとラジエター８管を循環す
る水を予め貯留しておく貯留タンク１３の間に次
のような管路を形成してある。

即ち、貯水タンク１３に貯留されている水を当
該水中に垂設した給水管１４から純水ポンプ１５
で汲み上げ、フイルター１６，１７及び純度を高
める純枠器たる純水器１８を通した後ラジエター
８に供給する純水充填管路１９と純水充填管路１
９を通つて、充填された水をラジエター８の下部
排出口８ａから水抵抗器Ｂに送り込み当該水抵抗
器Ｂから排出される温水を介設したポンプ２０で
ラジエター８の上部注入口８ｂに送る冷却循環管
路２１とラジエター８の下部排出口８ａから送り
出される水を介設した純水ポンプ１５にて冷却コ
イル２２を通して冷却しながら再び前記純水充填
管路１９に戻すフラツシグ戻し管路２３と介設し
たスプレーポンプ２４にて前記貯水タンク１３中
に垂設した吸引管１４と回収水槽１２中に垂設し
た吸引管２５のいずれか一方から水を汲み上げて
スプレー管９に送るスプレー送水管路２６とを切
替自在な切替弁２７，２８，２９を介して形成し
てある。

第１図中３０はフアンモーター、３１，３２，
３３は各々フアンモーター３０、純水ポンプ１
５、スプレーポンプ２４の速度制御器、３４は冷
却コイルである。

［作用］ 以上のように構成された負荷装置システムＡの
作用について述べる。

まず第２図に矢印で示すように、吸引管１４及
び純水充填管路１９を経て純水化した水がラジエ
ター８に供給され水抵抗器Ｂに充たされる。即
ち、貯水タンク１３より純水ポンプ１５にて吸い
上げられた水は、純水ポンプ１５を通過後冷却コ
イル３４を通過し、フイルター１６で砂等を除か
れフイルター１７に入り塩素を除かれ純水器１８
に入る。このときの導電率は、普通水道水が約
200［μs／cm］であるが、これを純水器１８で約１
［μs／cm］に下げてある。これをラジエター８に
供給すると、この時点では電極水ポンプ２０を作
動していないので水は矢印で示すように双方向か
ら冷却循環管路２１を通つて水抵抗器Ｂ内に充た
される。

これで水の充填作業は完了するが、電極水ポン
プ２０を回してみた結果不純物が溶け出し導電率
が高くなる場合には一度排水して最初からの作業
を繰り返す。

ここで冷却コイル２２，３４は純水器１８の最
高使用温度が40℃であるため、この温度以下に水
を冷却するためのものである。

次に切替弁２８，２９にて純水充填管路１９を
閉じた後第３図に矢印で示すように充填された水
を電極水ポンプ２０を作動させて冷却循環管路２
１中を循環させる。

同時にスプレーポンプ２４も作動させて第３図
に矢印で示すように吸引管１４で貯水タンク１３
より水を吸い上げスプレー管路２６を通して、ス
プレー管９よりラジエター８に向い点線で示すよ
うにスプレー噴射させる。一方、フアンモーター
３０も作動せしめてフアン１０を回しラジエター
８背面側から送風する。

従つて水抵抗器Ｂを通過する間に水は抵抗とし
て電力を消費し温水となつてラジエター８に送ら
れるが、この温水はラジエター８通過中にスプレ
ー噴射された水にて冷却される。一方、スプレー
噴射された水はラジエター８表面でラジエター８
内を通過中の温水の熱を奪つて蒸発しラジエター
８背面から吹き付けられる送風にて送り出されラ
ジエター８前面に配設したガラリ１１のガイド板
１１ａに沿つて点線の矢印で示すように電極水冷
却処理装置Ｃの上方に吹き上げ拡散する。その後
ラジエター８で冷却された水は再び水抵抗器Ｂに
供給される。

ラジエター８の冷却にあたりスプレー噴射され
た水で蒸発し切れなかつたものはガラリ１１に付
着し自重で落下するため回収水槽１２に回収され
る。従つて回収水槽１２が満水位に近くなれば今
度は切替弁２７を切り替えて回収水槽１２内の水
を吸引管２５を通してスプレーポンプ２４で吸い
上げスプレー管９に送り込めば良い。

又、回収水槽１２と、貯水タンク１３を連通し
ておいて吸引管２５と切替弁２７を省略するよう
にしても良い。尚、高圧で運転中に水の導電率を
下げたい時は切替弁２８，２９を切り替えて第４
図に矢印で示すよう水をフラツシング戻し管路２
３と純水充填管路１９を経て循環させるようにす
る。即ち、水はラジエター８から排出され冷却コ
イル２２を通つて純水ポンプ１５にて冷却コイル
３４に送り込まれ、さらにフイルタ１６，１７純
水器１８を通つて再びラジエター８に戻るため異
物や塩素が除かれて導電率を下げることができ
る。

一方、水抵抗器Ｂはベース電極３と主電極６が
円筒形であるから電位の歪がすくなく理論的にも
アーク放電を起こしにくく、又局部的な突起部分
がないので形状的にもアーク放電を起こしにくい
ものとなつている。更に昇降動自在な絶縁鞘筒７
を設けてあるので主電極６の水中での長さを調節
し消費電力の調整が自由にできるし、水の温度上
昇によつてアークが発生する暴走現象が生じた場
合、絶縁鞘筒７を主電極６の最下部近くまで下降
させることでアークを急速に止める緊急制動の機
能も有する。

又、従来の水槽も含めた水抵抗器が使用の度に
水槽と抵抗器を組み立て、又水槽の寸法がかなり
大きいため、この組立てには５〜６人の人手を要
していたのに対し、この水抵抗器Ｂは図示した形
状で予め組立てられているものであり、据え付け
などの取扱いは２人で充分で、著しく省力化でき
るものとなつている。

［効果］ 以上のように、本発明の負荷装置システムは水
抵抗器の部分が、組立てに多人数を要していた従
来の水抵抗器に比べコンパクトで据着スペースも
取らず、しかも取扱いが簡単で省人化でき、円筒
形状のベース電極と主電極からなるのでアーク放
電が起こりにくく更に昇降動自在な絶縁鞘筒７を
設けたことで消費電力調整及び暴走現象の緊急制
動が可能となつているなど安全性、作業性に優れ
ている。

一方、電極水冷却処理装置の部分では水抵抗器
から排出される温水を冷却し循環使用するため温
排水を外部に放出せずに済み又、蒸発によつて温
水の冷却を行うため水の蒸発潜熱（560kcal／）
分の熱放散能力を有する。つまり、これは前記の
温水放流方式に比べ約11倍（560／50≒11）の能
力であるから、必要な水量は水の飛散損失をみて
も約１／10で足りることになる。更にフラツシン
グ戻し管路２３を配し、当該フラツシング戻し管
路２３とフイルタ１６，１７及び純水器１８を介
設して純水充填管路１９とラジエター８とを随時
自由に循環できるようにしてあるため水の導電率
を調整でき、抵抗値を一定に保つことが可能であ
るのみならず、回収水槽１２を設けることで水の
飛散損失を小さく押える等極めて優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は各々本発明の実施例を示し
水抵抗器Ｂと当該水抵抗器Ｂに接続使用する電極
水冷却処理装置Ｃの運転説明図、第５図は従来の
水抵抗器の斜視図である。 Ａ……負荷装置システム、Ｂ……水抵抗器、Ｃ
……電極水冷却処理装置、α……水抵抗器、ａ…
…電力ケーブル、ｂ……電極板、ｃ……水槽、１
……給水孔、２……排水孔、３……ベース電極、
４……碍子、５……出力ケーブル、６……主電
極、７……絶縁鞘筒、８……ラジエター、８ａ…
…排出孔、８ｂ……注入孔、９……スプレー管、
１０……フアン、１１……ガラリ、１２……回収
水槽、１３……貯留タンク、１４……吸引管、１
５……純水ポンプ、１６，１７……フイルター、
１８……純水器、１９……純水充填管路、２０…
…ポンプ、２１……冷却循環管路、２２……冷却
コイル、２３……フラツシング戻し管路、２４…
…スプレーポンプ、２５……吸引管、２６……ス
プレー送水管路、２７，２８，２９……切替弁、
３０……フアンモーター、３１，３２，３３……
速度制御器、３４……冷却コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水を流入排出しつつ内部に所定の水を貯留す
   る有底円筒形ベース電極の底部中央に、外出下端
   に電源装置の出力ケーブルを接続する円筒形主電
   極を絶縁状態で貫植した水抵抗器と、当該水抵抗
   器より排出される温水を導入し内部を通過させた
   後前記水抵抗器に供給するラジエターと、当該ラ
   ジエターに水をスプレー噴射し、このスプレー噴
   射させた水の蒸発潜熱にてラジエター内部の温水
   を冷却するスプレー管と、前記ラジエターの表面
   を風冷しそこから発生する蒸気を送り出し空間に
   拡散せしめるフアンと、ガラリとを配設した電極
   水冷却処理装置とからなる負荷装置システム。 ２ 水抵抗器は、電源装置が多相の場合それに対
   応する数の本数を１組とする特許請求の範囲第１
   項記載の負荷装置システム。 ３ 主電極は、高電圧小電流用のものは、直径が
   小でベース電極との間隙が大である特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の負荷装置システム。 ４ 主電極は、低電圧大電流用のものは直径が大
   でベース電極との間隙が小である特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の負荷装置システ
   ム。 ５ 主電極は、昇降動自在な絶縁鞘筒にて覆われ
   てなる特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又
   は第４項記載の負荷装置システム。 ６ ラジエターは、当該ラジエターから排出され
   る水を、注入口に連接しかつ途中フイルターと純
   水器を介設した純水充填管路に還流せしめるフラ
   ツシング戻し管路を排出口に連接してなる特許請
   求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第
   ５項記載の負荷装置システム。 ７ ガラリ下方には、当該ガラリに付着し自重で
   落下する水を回収する回収水槽を配設してなる特
   許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、
   第５項又は第６項記載の負荷装置システム。 ８ 回収水槽は、スプレー噴射するための水を貯
   蔵する貯水タンクと連通してなる特許請求の範囲
   第７項記載の負荷装置システム。