WO2005109596A1

WO2005109596A1 - 電気波形調整器

Info

Publication number: WO2005109596A1
Application number: PCT/JP2005/008365
Authority: WO
Inventors: Katsuo Ebisawa
Original assignee: Ewintec Co., Ltd.
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2005-11-17
Also published as: US20090206949A1; US8067999B2; JP4750696B2; JPWO2005109596A1

Abstract

　電気機器に供給される多様な電圧波形を調整し、電気機器が有する動作能力を向上させることを可能とする電気波形調整器を提供すると共に、電気機器の使用者への身体的障害を緩和をするよう構成された電気波形調整器を提供することを目的とする。　図１（ａ）に示すように、電気機器へ交流電圧を供給する給電線３に力率調整用コンデンサ６を並列に接続する電気波形調整器において、該給電線３と該力率調整用コンデンサ６とを電気的に接続する接続線路４の途中に、調整回路５として、該接続線路の線抵抗率より低い値を有する低抵抗線路部を少なくとも１箇所以上設けることを特徴とする。

Description

明細書

電気波形調整器

技術分野

[0001] 本発明は、電気機器へ交流電圧又は直流電圧を供給する給電線に配置される電気波形調整器に関し、特に、電気機器に供給される電圧波形を調整し、電気機器の動作能力の向上、並びに電気機器の使用者への身体的障害を緩和をするよう構成された電気波形調整器に関する。

背景技術

[0002] 近年、電力自由化により、従来の電力会社からの給電だけでなぐ工場やビルの設備に設置された自家発電の余剰電力を利用した電力供給も行われるようになつている。このような電力供給源の多様ィ匕により、供給される電力に対しては、周波数及び電圧などの一定の条件が課されて、るものの、供給側の発電形態や送電設備などの相違により、電圧波形の歪みやノイズの混在が発生し易くなつている。

[0003] また、工場、事務所及び家庭などにおいて利用される電気機器も多様ィ匕しており、電気機器の接続'切断などによる負荷変動をはじめ、供給される電力に混在するノィズによる電気機器の誤動作の発生、電気機器自体が原因となる外部へのノイズ発生などの各種の問題を生じている。

[0004] 他方、使用機器は、理想的な電源供給に対応して、最高の動作能力を発揮するよう設計されているにも拘らず、多様な電力供給に対応するため、動作能力が所要の範囲に収まるように調整されて、るのが現状である。

さらに、以下の特許文献 1乃至 3のように、電気機器に流入するノイズや電気機器カゝら流出するノイズの影響を緩和するため、給電線路や機器の電源部にノイズ除去用のフィルタを設けることが行われている。また、電気機器の接続による給電線路の電力損失や電圧降下を抑制するため、給電線路に低圧進相コンデンサを設置し、力率を改善することも行われて、る。

特許文献 1 :実開昭 55— 91215号公報

特許文献 2：特開昭 60 - 165841号公報特許文献 3：特開 2002— 373812号公報

[0005] また、現在の日常生活において多数かつ多様な電気機器が使用されており、我々の生活は、これらの電気機器に取り囲まれた生活であるとも言える。このような状況の中にあって、近年では、目、首、肩などの疲労や頭痛などの身体的障害を訴える人が増カロしている。これらの原因と電気機器との因果関係はまだ明確にされていないが、特に、パソコンなどのように、長時間に渡り電気機器を使用する使用者から、このような障害が多く報告されて、る。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 本発明の目的は、上述した問題を解決し、電気機器に供給される多様な電圧波形を調整し、電気機器が有する動作能力を向上させることを可能とする電気波形調整器を提供すると共に、電気機器の使用者への身体的障害を緩和をするよう構成された電気波形調整器を提供することである。

課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するために、請求項 1に係る発明では、電気機器へ交流電圧を供給する給電線に力率調整用コンデンサを並列に接続する電気波形調整器において、該給電線と該カ率調整用コンデンサとを電気的に接続する接続線路の途中に、該接続線路の線抵抗率より低い値を有する低抵抗線路部を少なくとも 1箇所以上設けることを特徴とする。

[0008] 請求項 2に係る発明では、電気機器へ交流電圧を供給する給電線に並列又は直列に接続する電気波形調整器において、該給電線に並列又は直列に電気接続する接続線路の途中に、該接続線路の線抵抗率より低ヽ値を有する低抵抗線路部を少なくとも 1箇所以上設けることを特徴とする。

[0009] 請求項 3に係る発明では、請求項 1又は 2に記載の電気波形調整器において、該低抵抗線路部がインダクタンス成分を有していることを特徴とする。

[0010] 請求項 4に係る発明では、請求項 1乃至 3のいずれか〖こ記載の電気波形調整器において、該低抵抗線路部は、該接続線路に導電性材料で形成された塊を取り付けることにより構成されていることを特徴とする。 [0011] 請求項 5に係る発明では、請求項 4に記載の電気波形調整器において、該塊は、円柱状を有し、円柱状の中心軸に沿って該接続線路が貫通するよう構成されていることを特徴とする。

[0012] 請求項 6に係る発明では、請求項 4又は 5に記載の電気波形調整器において、該導電性材料は、金、銀、銅の少なくともいずれか一つを含む金属を利用することを特徴とする。

[0013] 請求項 7に係る発明では、請求項 4乃至 6のいずれかに記載の電気波形調整器において、該接続線路に沿って該塊を複数配置し、該塊の間にセラミック製のリング状部材を配置することを特徴とする。

[0014] 請求項 8に係る発明では、請求項 4乃至 7のいずれかに記載の電気波形調整器において、該塊を取り囲むセラミック製の外郭を設け、該外郭と該塊との間に非導電性の充填材を配置することを特徴とする。

[0015] 請求項 9に係る発明では、請求項 8に記載の電気波形調整器にぉ、て、該充填材は、セラミック粒体又は硅石、エポキシ榭脂の少なくともいずれか一つを含む材料で構成されてヽることを特徴とする。

[0016] 請求項 10に係る発明では、請求項 6乃至 9のいずれかに記載の電気波形調整器において、該導電性材料、該リング状部材、該外郭又は該充填材の少なくとも一つには、ゲルマニウムを含有する材料が使用されていることを特徴とする。

発明の効果

[0017] 請求項 1に係る発明により、給電線に並列に接続される力率調整用コンデンサを設けるため、電気機器の接続による給電線路の電力損失や電圧降下を抑制でき、しかも、給電線と力率調整用コンデンサとを電気的に接続する接続線路の途中に、該接続線路の線抵抗率より低い値を有する低抵抗線路部を少なくとも 1箇所以上設けることにより、電気機器に入力される電圧波形を、電気機器の動作能力により適した波形に調整することが可能となる。さらに、接続線路に沿った抵抗値の変化が、接続線路自体の線抵抗率と、接続線路より低い線抵抗率との間で変化するため、これらの抵抗値の変化による電力損失を最小限に抑制することも可能となる。

しかも、上述した構成を有する電気波形調整器を各種の電気機器に使用することにより、電気機器の使用者への身体的障害を緩和をすることが可能となる。

[0018] 請求項 2に係る発明により、電気機器へ交流電圧を供給する給電線に並列又は直列に接続する電気波形調整器において、該給電線に並列又は直列に電気接続する接続線路の途中に、該接続線路の線抵抗率より低ヽ値を有する低抵抗線路部を少なくとも 1箇所以上設けるため、力率調整用コンデンサを使用しない場合においても、供給される電圧波形を、電気機器の動作能力により適した波形に調整することが可能となる。さらに、接続線路に沿った抵抗値の変化が、接続線路自体の線抵抗率と、接続線路より低い線抵抗率との間で変化するため、これらの抵抗値の変化による電力損失を最小限に抑制することも可能となる。

しかも、上述した構成を有する電気波形調整器を各種の電気機器に使用することにより、電気機器の使用者への身体的障害を緩和をすることも可能となる。

[0019] 請求項 3に係る発明により、電気波形調整器の低抵抗線路部がインダクタンス成分を有しているため、電気機器に入力される電圧波形において余分な高調波成分を抑制でき、より適正な電圧波形を形成することが可能となる。

[0020] 請求項 4に係る発明により、低抵抗線路部は、接続線路に導電性材料で形成された塊を取り付けることにより構成するため、簡単な構成で低抵抗線路部が形成可能であり、製造が容易であると共に、製造コストを削減することが可能である。

[0021] 請求項 5に係る発明により、低抵抗線路部に設ける塊は、円柱状を有し、円柱状の中心軸に沿って接続線路が貫通するよう構成されているため、極めて容易に低抵抗線路部を形成することが可能となる。し力も、接続線路を中心軸として円柱状の塊が該接続線路を取り囲む構成となるため、接続線路に対して低抵抗線路部が対称形状となり、低抵抗線路部自体がノイズ等の発生原因となることを抑制でき、電気的にも安定な電気部品を構成できる。さらに、円柱状であることにより塊自体力 Sコイルの役割も果たし、し力も複数の塊を配置する場合には、塊同士でコンデンサを形成することとなるため、電気機器に入力される電圧波形をより適正な波形に調整することが可能となる。

[0022] 請求項 6に係る発明により、低抵抗線路部を構成する塊の導電性材料を、金、銀、銅の少なくともいずれか一つを含む金属を利用することで、接続線路の線抵抗率より、より低い線抵抗率を有する低抵抗線路部を容易に実現することが可能となり、しかも、金、銀、銅などの比較的安定な金属を利用することで、酸化など金属が変質し特性が変化するのを抑制することも可能となる。

[0023] 請求項 7に係る発明により、接続線路に沿って塊を複数配置し、該塊の間にセラミック製のリング状部材を配置するため、各塊の配置を適正に保つスぺーサの役割を担うと共に、塊間の空間における誘電率を調整し、塊間に形成されるコンデンサの容量を調整する機能を有し、電気機器に入力される電圧波形を適正に調整することが可能となる。

[0024] 請求項 8に係る発明により、塊を取り囲むセラミック製の外郭を設け、該外郭と該塊との間に非導電性の充填材を配置することにより、該塊を含む低抵抗線路部が露出するのを防止し、電気保安性能を向上すると共に、該低抵抗線路部が外気に触れ変質するのを防止することが可能となる。

また、外郭と塊との間でコンデンサが形成されると共に、さらに充填材による誘電率が調整されることにより、両者間には無限の立体的なコンデンサと抵抗との結合回路が形成されることとなり、高調波成分を効果的に除去し、電気機器に入力される電圧波形を適正に調整することが可能となる。

[0025] 請求項 9に係る発明により、充填材は、セラミック粒体又は硅石、エポキシ榭脂の少なくともいずれか一つを含む材料で構成されているため、絶縁性が高ぐ耐熱性の高い材料で低抵抗線路部の塊を取り囲むため、漏電の危険性を抑制し、熱的変質による特性の劣化も防止することが可能となる。

また、硅石粒体ゃ硅石粉体などのように誘電性がある素材を使用することにより、外郭と塊との間で、無限の立体的なコンデンサと抵抗との結合回路を形成し、高調波成分を効果的に除去し、電気機器に入力される電圧波形を適正に調整することが可能となる。

[0026] 請求項 10に係る発明により、導電性材料、リング状部材、外郭又は充填材の少なくとも一つには、ゲルマニウムを含有する材料が使用されているため、電気波形調整器の特性を調整可能とすると共に、バランスの良い特性を発揮することが可能となる。図面の簡単な説明 [0027] [図 1]本発明の電気波形調整器が適用される電気回路の一例を示す図である。

[図 2]—般家庭などで多用される電源コンセントを利用する場合の例を示す図である

[図 3]電気波形調整器の調整回路を構成するコア部品を示す斜視図である。

[図 4]電気波形調整器の調整回路を示す断面図である。

[図 5]電気波形調整器を取り付ける前後の冷凍室内の温度変化を示すグラフである。

[図 6]進相コンデンサを用いずに調整回路のみを利用する場合の例を示す図である

[図 7]電気波形調整器の他の調整回路を示す断面図である。

[図 8]図 7の調整回路の等価回路を示す図である。

[図 9]充填材による無限の立体的なコンデンサと抵抗との結合回路を示す図である。

[図 10]誘導電動機に使用される電気波形調整器のタイプ種別を示す図である。

[図 11]電気波形調整器のタイプ別によるトルク率変化の様子を示すグラフである。

[図 12]パソコンと電気波形調整器との接続状態を示す図である。

[図 13]電気波形調整器の有無による周波数特性の変化の様子を示す図である。

[図 14]電気波形調整器の周波数特性を測定する様子を示す図である。

[図 15]図 14の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

[0028] 1 1次側給電線

2, 2' , 2" 変圧器

3 2次側給電線

4, 4' 接続線路

5, 5' 調整回路

6, 6，進相コンデンサ

7, 31 ブレーカ

8, 8' コンセント

9, 9' プラグ

10 電気波形調整器 11, 30, 32, 40, 42, 43 給電線

12 スィッチ

13 放電コイル

21 接続線路

22 円柱状体

23 貫通孔

24 外郭

25 密閉手段

26 充填材

27 セラミック製リング状部材

33 分岐線路

A, A' , A" , Β, C, D 電気機器

発明を実施するための最良の形態

[0029] 以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。

本発明の主な特徴は、電気機器へ交流電圧を供給する給電線に力率調整用コンデンサを並列に接続する電気波形調整器におヽて、該給電線と該カ率調整用コンデンサとを電気的に接続する接続線路の途中に、該接続線路の線抵抗率より低、値を有する低抵抗線路部を少なくとも 1箇所以上設けることを特徴とする。また、電気機器へ交流電圧を供給する給電線に並列又は直列に接続する電気波形調整器において、該給電線に並列又は直列に電気接続する接続線路の途中に、該接続線路の線抵抗率より低い値を有する低抵抗線路部を少なくとも 1箇所以上設けることを特徴とする。

[0030] 図 1 (a)は、本発明の電気波形調整器が適用される電気回路の一例を示す図である。

1は 1次側給電線、 2は変圧器、 3は 2次側給電線であり、 2次側給電線の先には電動機、電気ヒータ、照明器具など各種の電気機器 Aが接続されている。また、 7は、ブレー力を示す。

6は、給電線路の力率を改善し、電気機器の接続による給電線路の電力損失ゃ電圧降下を抑制するため、 2次側給電線 3に並列に接続される低圧進相コンデンサを示している。

低圧進相コンデンサの取付容量は、内線規程や各電力会社の供給約款などにより、予め規定されている。

[0031] 5は、本発明の電気波形調整器の特徴である低抵抗線路部を含む調整回路を示す。調整回路 5は、低圧進相コンデンサ 6と、 2次側給電線 3とを接続する接続線路 4 の途中に設けられる。

なお、図 1 (a)においては、 2次側給電線 3に進相コンデンサ 6及び調整回路 5を設けたが、これに限らず、図 1 (b)に示すように、 1次側給電線 1に高圧進相コンデンサ 6'を設置し、同様に調整回路 5'を設置することも可能である。また、単相交流だけでなく三相交流の給電線に対しても同様に設置することが可能である。なお、 12はスィツチ、 2'は電灯用変圧器、 2' 'は動力用変圧器、 A'は電灯等の電気機器、 A' 'は電動機等の電気機器を示してヽる。

[0032] 図 2は、一般家庭などで多用される電源コンセントを利用する場合の例を示す。

11は給電線であり、該給電線 11には電源コンセント 8が設置されている。一般の家庭用電気機器 Bは、電源コンセント 8に電気プラグ 9を差し込むことで、給電線 3により電力の供給を得ている。

本発明の電気波形調整器 10は、給電線 11に繋がる他の電源コンセント 8'に接続される。なお、電源コンセント 8，を利用する代わりに、電気機器 Bが接続される同一の電源コンセント 8に二股ソケットなどの分岐手段を介して、電気プラグ 9'を接続する方法や、電気プラグ 9'に、電気プラグ 9を差し込み可能なコンセントを設ける方法なども、必要に応じて利用することが可能である。電源コンセント 8'に電気プラグ 9'を接続することにより、電気波形調整器 10が、給電線 11及び 3に並列に接続されることとなる。

[0033] 電気波形調整器 10には、電気機器 Bなどの各種電気機器の接続を想定し、予め適切に容量が設定される進相コンデンサ 6を有し、該コンデンサ 6を給電線 11に接続するための接続線路 4の途中に、低抵抗線路部を含む調整回路 5が設けられている調整回路 5は、 2つの接続線路 4の一方に設けてもよいし、図 2のように両方の接続線路に設けることも可能である。なお、三相交流の給電線の場合にも同様に、調整回路 5の個数を調整することが可能である。

また、電気波形調整器の不使用時に、コンデンサ 6に蓄積された電荷を放出可能とするため、放電コイル 13を設けることも可能である。

さらに、電気波形調整器のコンデンサには、フィルムコンデンサなどのを用いることにより、装置全体をコンパクトィ匕することも可能となる。

[0034] また、ヒータのような力率の遅れがな、電気機器 C, Dを用いる場合には、図 6 (b) に示すように、各給電線 42, 43に直列に調整回路 5を配置することも可能である。ただし、給電線の太さが大きくなると、後述するように、給電線に取り付けられる導電性の塊もより大きな物が必要となるため、銀などの高価な金属を利用する場合には、極めて高コストな電気波形調整器となる。このため図 6 (a)に示すように、電気機器じへの給電線 32に給電線より細径の分岐線路 33を設け、該分岐線路 33に調整回路 5を配置するように構成することも可能である。なお、 30, 40は給電線、 31, 41はブレー力を示す。

[0035] 次に、低抵抗線路部を含む調整回路 5の構造について説明する。

図 3は、調整回路 5のコア部品を示す概観図である。 21は、接続線路であり、通常は、銅、アルミ、亜鉛などを含む合金で形成されている。接続線路は、 1つの棒状線とすることも可能であるが、複数の細線を撚り合わせて 1本の線路とすることも可能である。

22は、金、銀、銅など、導電率が高ぐ長期に渡り変質し難い安定な材質で形成された、円柱状の塊（以下、円柱状体という。）である。円柱状体 22の中心部には、接続線路 21を挿入可能な貫通孔 23が形成されている。

なお、円柱状体に利用する材質としては、導電率が高ぐ化学的に安定な材質であるなら、金、銀、銅に限らず他の金属又は合金を利用することも可能である。また、塊の形状は、円柱状に限定されないが、円柱状とすることにより、接続線路を中心軸として円柱状の塊が該接続線路を取り囲む構成となるため、接続線路に対して低抵抗線路部が対称形状となり、低抵抗線路部自体がノイズ等の発生原因となることを抑制でき、電気的にも安定な電気部品を構成できる。さらに、円柱状であることにより塊自体がコイルの役割も果たし、し力も複数の塊を配置する場合には、塊同士でコンデンサを形成することとなるため、電気機器に入力される電圧波形をより適正な波形に調整することが可能となる。

[0036] 円柱状体 22は、接続線路 21に半田などの導電性を有する接続手段により固着される。

円柱状体 22は、少なくとも一つ以上設けることが好ましぐ 2つ以上の円柱状体 22 を設ける場合には、必要に応じて、各円柱状体 22の間に、接続線路 21に沿って絶縁性のスぺーサを配置することも可能である。例えば、導線を被覆する被覆材として多用される塩ィ匕ビニルゃフッ素榭脂などの絶縁性被覆材がスぺーサとして利用可能である。また、セラミック製のリング状部材を配置することにより、各塊の配置を適正に保つスぺーサの役割を担うと共に、塊間の空間における誘電率を調整し、塊間に形成されるコンデンサの容量を調整する機能も有し、電気機器に入力される電圧波形を適正に調整することが可能となる。

[0037] 円柱状体 22を接続線路 21に接続する箇所にぉヽては、線抵抗率が他の接続線路より低くなつており、本発明の電気波形調整器は、このような低抵抗値を有する低抵抗線路部を少なくとも一つ以上形成することを特徴としている。

[0038] 図 4は、図 3に示すコア部品を内蔵した調整回路 5の断面図を示す。

接続線路 21に円柱状体 22を導電性を維持した状態で固着したコア部品をセラミツク製の外郭 24に収容すると共に、接続線路 21及び円柱状体 22と外郭 24との間に、セラミック粒体又は硅石 (粒体又は粉体）、エポキシ榭脂の少なくともいずれか一つを含む材料で構成される、絶縁性が高くかつ耐熱性の高ヽ材料を充填材 26として充填する。

[0039] また、図 7に示すように、円柱状体 22の間にセラミック製のリング状部材 27を配置し、図 4と同様に充填材 26及びセラミック製の外郭 24などを配置することも可能である。図 7で示される電気波形調整器の等価回路は、図 8に示す回路で表現することが可能である。

図 7の入力端 Eから出力端 Fとの間の各領域 e〜eに対応し、図 8にも同様の記号で各領域を区分して表記して、る。

[0040] 図 8の等価回路から見た調整回路の特徴としては、円柱状体 22の部分 (e , e , e

2 4 6

)では、円柱状体 22の中で電圧波形の進行と反射が行われることから微小抵抗 (r ,

2 r , r )とコイル (L , L , L )が直列に接続され、円柱状体 22とセラミック製の外郭 24

4 6 2 4 6

との間の寄生容量が発生するためコンデンサ (C，， C，， C，）と抵抗 (R' , R，， R'

2 4 6 2 4

6 )とが接続される構造となって、る。

[0041] また、円柱状体 22以外の部分 (e , e , e , e )では、接続線路 21による抵抗 (R ,

1 3 5 7 1

R , R , R )とコイル成分 (L , L , L , L )、並びに円柱状体 22間や円柱状体 22と

3 5 7 1 3 5 7

外部端子との間に形成されるコンデンサ（C , C , C , C )が接続され、さら〖こ、接続

1 3 5 7

線路 21とセラミック製の外郭 24との間の寄生容量によるコンデンサ（C， , C , C ,

1 3 5

C，）及び抵抗 (R' , R，， R，， R，）とが接続される構造となっている。

7 1 3 5 7

[0042] コンデンサ，〜C' )と抵抗 (R'〜R' )においては、充填材 26に硅石 (粒体又は粉体)などの誘電性がある素材を使用することにより、充填材自体や充填材間に発生するコンデンサ成分などにより、図 8に記載したコンデンサ及び抵抗は（図 9 (a)に一例を示す)、図 9 (b)に示すように、外郭と塊との間で、無限の立体的なコンデンサと抵抗との結合回路を形成しているものと考えられ、特に高調波成分を効果的に除去する際には、大きな役割を担っている。

[0043] また、円柱状体 22が有するコイル成分であるインダクタンス (L , L , L )は、円柱

2 4 6

状体が塊であるため、常に一定の値を示すものではなぐ周波数に依存して変化する成分である。

[0044] 上述した調整回路 5による電気波形調整機能を調整するには、円柱状体 22の大きさや材質並びに数の調整、セラミック製リング状部材の大きさや数の調整、充填材の材質や充填量の調整、セラミック製外郭の大きさの調整などにより行うことが可能である。また、円柱状体の導電性材料、リング状部材、外郭又は充填材の少なくとも一つに、ゲルマニウムを添加した材料を使用することにより、電気波形調整器の特性を調整することが可能となる。また、このようなゲルマニウムを付加することで、例えば、電気機器の出力変化に対応した波形調整機能のバラツキを抑制するなど、電気波形調整器がバランスの取れた特性を発揮することを可能とする。 [0045] 図 4又は図 7に示すよう、外郭 24の両端は、絶縁性ゴムなどの密閉手段 25で密閉される。

セラミック製の外郭 24の代わりに、絶縁性ゴムでコア部品の全体を被覆するよう構成することも可能であるが、特に高圧の給電線に対して本発明の電気波形調整器を設置する場合には、セラミック等の耐電圧特性の優れた素材を用いることが好ましい

[0046] このように、低抵抗線路部を構成する導電性の塊や接続線路を、絶縁性や耐熱性の高い充填材 26で取り囲むため、漏電の危険性を抑制し、熱的変質による特性の劣化も防止することが可能となる。

また、本発明の電気波形調整器に用いる調整回路 5は、低圧進相コンデンサへの接続線路を利用して構成することも可能であるが、機器の取り付け調整の簡便性を考慮すると、図 4に示す調整回路 5を単一のユニットとして構成し、接続線路 4の途中に挿入接続するよう構成することも可能である。

[0047] 次に、本発明の電気波形調整器を用いて、冷凍機の動作特性の変化を測定した。

電気波形調整器の調整回路 5の構成は、接続線路 21として線材 0. 8mm²の軟銅を 7本撚り合わせて 3. 5mm²の線路を構成し、銀 (製品名：銀球、純度 99. 99%)を外径 11 φ、高さ 11mmの円柱状体 22を 3個形成し、これを各 11mmの間隔で接続線路 21上に半田にて固定した。充填材としてはセラミック粒体を利用し、内径 30 φ、外径 40 φ、長さ 65mmの円筒状のセラミック製の外郭でこれらのコア部品を収容し、外郭の上下端部を絶縁性ゴム（ (株)八幡ネジ社製、製品名：ボンネットゴム）にて密閉した。

[0048] 上述の調整回路 5を 3個利用し、 50 Fの低圧進相コンデンサ (松下電器産業 (株 )社製、製品名：進相用コンデンサー (屋内用） ZA— 50L)と 200V給電線との間に接 cした o

冷凍機には、表 1に示す冷媒圧縮機と、表 2に示す冷却ファンを利用した。冷凍室内の温度変化を、調整回路 5を接続する前と、接続した後の変化とを図 5に示す。

[0049] [表 1] 製品型式 L CU- 3 0 P

呼称出力 2. 2 KW

電源 3 2 0 0 V 50H z

使用冷媒の種類 R 2 2

圧縮機 C-L 22M3 C

クランクケースヒー夕一 6 0 W

製品質量 80 k g

始動電流 5 7 A/ 53 A

全負荷電流 1 1 A

会社名三洋電機株式会社

[0050] [表 2] 製品型式 MC F— 3 I N S

電源 3 2 0 0 V 50 Η ζ

冷却ファン出力 50 W

運転電流 0. 43 A

入力 1 1 5 W

始動電流 0. 8 5 A

全負荷電流 1 1 A

会社名三洋電機株式会社

[0051] 図 5の点線グラフ (調整回路なしの場合）に示すように、調整回路 5を接続する前の冷凍室内の温度変化を見ると、冷凍室内の冷却パイプには徐々に霜が付着するため、冷却能力が低下し、 4時間毎に行われるデフロストヒータの動作により霜取りが行われ、冷却能力が回復されている様子が理解される。

[0052] これに対し、図 5の実線グラフ (調整回路ありの場合）に示すように、調整回路 5を接続した後は、冷却能力が— 25°C程度力も— 30°C程度に向上し、霜付きも改善され、極めて高ヽ冷却能力を維持してヽることが理解される。

ただし、調整回路 5を接続した直後には、圧縮機の動作能力が向上するため、通常の冷媒ガスの圧力が不足し、約 4kgZcm²程度のガス圧上昇を行うため、冷媒ガスの注入を行う必要があった。

[0053] さらに、本発明の電気波形調整器を用いて、油圧ジャッキを駆動する油圧ポンプの動作特性の変化を測定した。

なお、電気波形調整器で使用する調整回路 5の構成は、上述の冷凍機の実験と同様の調整回路を用いた。

[0054] 上述の調整回路 5を 2個利用し、 10 μ Fの低圧進相コンデンサ（マルコン電子 (株）社製、製品名：進相用コンデンサー単相 200V用 10 F Ν2形 ' SH式）と 100V給電線との間に接続した。

油圧ポンプ（(株)大阪ジャッキ製作所社製、 NSP-O. 3Μ)と油圧ジャッキ（(株）大阪ジャッキ製作所社製、 T10S15)を利用し、上記給電線を油圧ポンプに接続した油圧ジャッキは、固定された台座の間に、上下の台座に負荷を掛けない状態で配置されている。油圧ポンプの動作により、ジャッキは上昇する力上下の台座に挟まれているため、ジャッキ自体は上昇せず、上下の台座にカ卩える負荷を増大させる。その後、ジャッキ内の油圧が 69. 3MPaとなった際に、油圧ポンプが停止するよう設定されている。

[0055] 上記の油圧ポンプの動作開始からに停止するまでを 1サイクルとし、 5回繰り返して実験すると共に、各秒毎の油圧ポンプによる平均消費電力を測定した。

その結果、各サイクルの最大平均消費電力について、 5回分の平均を調べたところ、本発明の電気波形調整器を用いない場合には、 653. 1Wであるのに対し、電気波形調整器を用いた場合には、 579. 4Wとなり、約 11%もの最大平均消費電力の低下が見られた。

また、各サイクルで消費した総消費電力値について、 5回分の平均を調べたところ、本発明の電気波形調整器を用いない場合には、 2126. 6Whであるのに対し、電気波形調整器を用いた場合には、 2039. 3Whとなり、約 4%の総消費電力の低下が見られた。

以上の結果カゝらも、本発明の電気波形調整器を利用することにより、油圧ポンプの動作能力が向上し、消費電力の省力化にも寄与していることが理解される。

[0056] 次に、誘導電動機のトルクに本発明の電気波形調整器が与える影響について、試験を行った。

図 10に示すように、複数のタイプ別の調整回路を用意し、図 1 (a)に示すように、調整回路 5を接続すると共に、電気機器 Aには、 3相誘導電動機（200V, 400W) (三菱電機 (株)製、 SE— JR)を接続した。

[0057] Aタイプの調整回路では、図 10に示すように、直径 13mm X長さ 13mmの銀の円柱状体を 3個用意し、円柱状体の間には、直径 9mm X長さ mmのセラミック製のリングを各 3個配置した。また、外径 30mm、内径 20mm、長さ 65mmのセラミック製の外郭内にこれらを収容すると共に、内部に硅石粉を充填した。

[0058] B— 1タイプの調整回路では、 Aタイプと同様に円柱状体及びセラミック製のリングを配置し、外形 27mm、内径 14mm、長さ 65mmのセラミック製の外郭内にこれらを収容し、内部に硅石粉を充填した。

[0059] B— 2タイプの調整回路では、 B— 1タイプの調整回路から、硅石粉のみを除去したものである。

また、 B— 3タイプの調整回路では、 B— 2タイプの調整回路から、セラミック製のリングを除去したものである。

[0060] Cタイプの調整回路では、 Aタイプの調整回路から、硅石粉及びセラミック製のリングを除去すると同時に、円柱状体の大きさを直径 17mm X長さ 17mmに変更したものである。

[0061] 各タイプの調整回路を取り付け、誘導電動機 (定格 400W)に電動機負荷率 50〜1 00%の電力を供給することにより、誘導電動機に発生するトルクを測定した。測定されたトルクから、調整回路を取り付けない場合を基準 (0%)として、上昇量 (トルク UP 率％)を算出し、その結果を図 11に示す。

[0062] 図 11のグラフから、電動機負荷率が 50から 70%の範囲においては、いずれのタイプの調整回路も、本発明に係る調整回路を配置しない場合と比較し、最大で 11〜3 3%程度のトルク上昇が発生していることが観察される。

また、 Aタイプのように、円柱状体をセラミック製の外郭に収容する共に、硅石粉やセラミック製のリングを配置するもの力全体的に特性が大きく改善している。また、 B 1タイプのように Aタイプのものより外郭の径が小さいもの（その分、硅石粉の収容量が減少する）は、 Aタイプのものより上昇率の変動が激しくなる傾向にある。ただし、電動機負荷率が 80から 90%の範囲においては、 Aタイプのものよりトルクの上昇率が高い。一般的に冷凍機の圧縮ポンプを稼動させる際の負荷率は 75〜85%であり、 Aタイプ、 B—lタイプ、 B— 2タイプ又は Cタイプのいずれを利用しても冷凍機の性能アップが期待できる。

[0063] 次に、図 7に示す調整回路を図 12示す電気回路に配置し、パソコンに供給される電気波形を調整した。この場合のパソコン使用者に与える身体的障害について調査を行った。

調査対象者は、 20代から 60代の男女 50名であり、調整回路の設置前及び設置して力も 2週間後での身体的障害の程度についてアンケートを行った。

[0064] その結果、調整回路の設置前に、「目が疲れる」（41名）、「目が乾く」（25名）という不調を訴えていた者が、調整回路の設置後には、「目が疲れる」が改善した人数 22 名（改善率 54%)、「目が乾く」が改善した人数 12名（改善率 48%)と、大幅に身体的障害が改善して、る結果が得られた。

[0065] また、調整回路の設置前に、「肩のコリ '痛み」（45名）、「首のコリ '痛み」（35名）という不調を訴えていた者が、調整回路の設置後には、「肩のコリ '痛み」が改善した人数 22名（49%)、「首のコリ '痛み」が改善した人数 21名（60%)と、大幅に身体的障害が改善して、る結果が得られた。

[0066] さらに、図 12に示すパソコン（本体：ヒューレット 'パッカード製 NetVectra N30, ディスプレイ： EIZO NANAO製 FlexScanL350)に供給される地点（測定点）における周波数特性を観察したところ、図 13に示すように、 39. 8MHz付近において、調整回路を設置した影響により、周波数特性が低下していることが分力つた (破線は調整回路なし、実線は調整回路ありを示し、各々グラフの近似曲線も併せて示す。 ) oこの周波数付近が、身体的障害にどのような影響を与えているかについては、因果関係が明確ではないが、上記アンケート結果及び図 13の周波数特性などを考慮すると、本発明に係る電気波形調整器が、身体的障害の改善に影響を与えていることが、理解できる。

[0067] また、本発明に係る電気波形調整器の調整回路 5による高調波抑制効果を調査するため、図 14に示すような測定回路を構成し、調整回路 5として図 7に示す調整回路を組み込み、入力正弦波を 50Hz〜20MHzの範囲で変化させ、入出力特性を測定した。 6はコンデンサであり、 50は負荷用抵抗を示す。 [0068] 図 15に示すように、図 14の電気回路における共振周波数 15. 58MHzにおいて、入力波形 (a)より、出力波形 (b)の方が適正な正弦波を形成して、ることが理解される。またこの際の周波数におけるフーリエ解析波形を測定したところ、入力成分 (c)においては、左端にピーク成分 (共振周波数)が見られ、右方向の高周波側に進むに従い、順次第 1〜7次高調波が観測されているが、出力成分 (d)においては、高調波成分が極めて効率よく抑制されている様子が観測される。

このように、本発明に係る電気波形調整においては、高調波成分を抑制し、電気波形を適正化することが可能となる。

[0069] 本発明は、上述した内容に限定されるものではなぐ例えば、本発明の電気波形調整器で使用する力率調整手段として、進相コンデンサに代えてコイルなどの力率を遅らせる力率調整手段を用い、電気機器の使用により力率が進み過ぎるのを防止することも可能である。このように、本発明に係る電気波形調整器には、当該技術分野において公知の技術を適用することが可能であることは、言うまでも無い。

産業上の利用可能性

[0070] 以上、説明したように、本発明によれば、電気機器に供給される多様な電圧波形を調整し、電気機器が有する動作能力を向上させることを可能とする電気波形調整器を提供すると共に、電気機器の使用者への身体的障害を緩和をするよう構成された電気波形調整器を提供することが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 電気機器へ交流電圧を供給する給電線に力率調整用コンデンサを並列に接続する電気波形調整器にぉヽて、

該給電線と該カ率調整用コンデンサとを電気的に接続する接続線路の途中に、該接続線路の線抵抗率より低い値を有する低抵抗線路部を少なくとも 1箇所以上設けることを特徴とする電気波形調整器。

[2] 電気機器へ交流電圧を供給する給電線に並列又は直列に接続する電気波形調整器において、

該給電線に並列又は直列に電気接続する接続線路の途中に、該接続線路の線抵抗率より低い値を有する低抵抗線路部を少なくとも 1箇所以上設けることを特徴とする電気波形調整器。

[3] 請求項 1又は 2に記載の電気波形調整器において、該低抵抗線路部力 Sインダクタンス成分を有して!/ヽることを特徴とする電気波形調整器。

[4] 請求項 1乃至 3のヽずれかに記載の電気波形調整器にお!ヽて、該低抵抗線路部は、該接続線路に導電性材料で形成された塊を取り付けることにより構成されてヽることを特徴とする電気波形調整器。

[5] 請求項 4に記載の電気波形調整器において、該塊は、円柱状を有し、円柱状の中心軸に沿って該接続線路が貫通するよう構成されていることを特徴とする電気波形調整器。

[6] 請求項 4又は 5に記載の電気波形調整器におヽて、該導電性材料は、金、銀、銅（、又はゲルマニウム）の少なくともいずれか一つを含む金属を利用することを特徴とする電気波形調整器。

[7] 請求項 4乃至 6のヽずれかに記載の電気波形調整器にお!ヽて、該接続線路に沿つて該塊を複数配置し、該塊の間にセラミック製のリング状部材を配置することを特徴とする電気波形調整器。

[8] 請求項 4乃至 7のヽずれかに記載の電気波形調整器にお!ヽて、該塊を取り囲むセラミック製の外郭を設け、該外郭と該塊との間に非導電性の充填材を配置することを特徴とする電気波形調整器。

[9] 請求項 8に記載の電気波形調整器にぉ、て、該充填材は、セラミック粒体又は硅石、エポキシ榭脂の少なくとも、ずれか一つを含む材料で構成されて、ることを特徴とする電気波形調整器。

[10] 請求項 6乃至 9のヽずれかに記載の電気波形調整器にお!ヽて、該導電性材料、該リング状部材、該外郭又は該充填材の少なくとも一つには、ゲルマニウムを含有する材料が使用されていることを特徴とする電気波形調整器。