(57)【要約】【課題】  直流電気エネルギーの送電の際に送電線路上で失われる電力を最小化することを目的とする。【解決手段】  このために、前記直流電気エネルギーを伝送する送電線に接続される電線と、前記電線を取り囲んでいる電気的特性物質と、前記電線の方向に対して垂直になるように前記電気的特性物質を一定の間隔で取り囲んでおり、前記電線に接続されている電磁場発生コイルと、入力される前記直流電気エネルギーの電圧を安定化させて出力する電圧安定化回路部と、前記送電線と前記電線とを接続させるコネクターとを含んでなる、電圧安定化部を有する直流電気エネルギー伝送効率増加装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電気エネルギーを伝送する装置において、
前記直流電気エネルギーを伝送する送電線に接続される電線と、
前記電線を取り囲んでいる電気的特性物質と、
前記電線の方向に対して垂直になるように前記電気的特性物質を一定の間隔で取り囲んでおり、前記電線に接続されている電磁場発生コイルと、
入力される前記直流電気エネルギーの電圧を安定化させて出力する電圧安定化回路部と、
前記送電線と前記電線とを接続させるコネクターとを含んでなる、電圧安定化部を有する直流電気エネルギー伝送効率増加装置。
【請求項２】
前記電気的特性物質は、半導体からなり、前記電磁場発生コイルが発生させる電磁場内で陽電荷を持つことになり、前記電線内の電子の分布を均一にして、前記電線および前記送電線に流れる電流の移動を安定化させることを特徴とする、請求項１に記載の直流電気エネルギー伝送効率増加装置。
【請求項３】
前記電圧安定化部は、前記電磁場発生コイルで生成された電磁場、および前記電気的特性物質によって電子スピンによる電子の振動を安定化させて電子の移動を安定化させることにより、前記直流電気エネルギーの伝送効率を増加させることを特徴とする、請求項１に記載の直流電気エネルギー伝送効率増加装置。
【請求項４】
前記電圧安定化回路部は、
前記直流電気エネルギー伝送効率増加装置に入力される前記直流電気エネルギーの電圧を判別し、設定された基準電圧より高い電圧と低い電圧に区分する電圧判別段と、
前記基準電圧より高い電圧は前記基準電圧と同一になるように電圧を降下させ、前記基準電圧より低い電圧は前記基準電圧と同一になるように電圧を上昇させる電圧転換段と、
前記電圧転換段で転換された電圧が前記基準電圧の一定の範囲を外れた場合にはリターンさせ、前記基準電圧の一定の範囲内にある場合には出力させる安定電圧出力段とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の直流電気エネルギー伝送効率増加装置。
【請求項５】
前記電圧安定化装置は上段電圧安定化装置と下段電圧安定化装置から構成され、前記上段電圧安定化装置と前記下段電圧安定化装置は互いに同じ電荷および極性を有することを特徴とする、請求項１に記載の直流電気エネルギー伝送効率増加装置。
【請求項６】
前記電圧判別段は、コンデンサと抵抗から構成され、電位差を用いて前記直流電気エネルギーの入力電圧を区分し、前記電圧転換段は、第１変圧器を含んでなり、前記直流電気エネルギーの入力電圧が前記基準電圧より低い場合には前記第１変圧器を制御して電圧を上昇させ、前記直流電気エネルギーの入力電圧が前記基準電圧より高い場合には前記第１変圧器を制御して電圧を降下させ、
前記安定電圧出力段は、第２変圧器を含んでなり、前記電圧転換段から出力される電圧を一定の安定した電圧として出力することを特徴とする、請求項４に記載の直流電気エネルギー伝送効率増加装置。
【請求項７】
前記電気的特性物質は、ｎ型半導体とｐ型の半導体とが結合されたｎｐ型半導体であって、電気的特性によって前記電線および前記送電線の電子流れを制御することにより、安定した電圧を出力することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の直流電気エネルギー伝送効率増加装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電気エネルギーを伝送するにあたり、伝送中に発生する電力の消耗を最小に減らす装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流送電などの直流電気エネルギーを伝送する際には、直流電気エネルギーは周波数がないので、力率が常に１であり、表皮効果、コロナ損による出力損失もない。さらに、絶縁レベルを低めることができる。また、線路のリアクタンスと位相角を考慮しなくてもよいので、安定度が高く、送電容量に制限がない。また、短絡電流が少ないため、互いに異なる周波数交流系統間の連結が可能である。しかも、誘導障害が小さい。
【０００３】
よって、最近では、上述した理由から高圧の直流送電を利用したりもするが、送電上のメカニズム的な理由により、生産された直流電気エネルギーを１００％所望の箇所まで送電することはできない。
生産された電力を電力の必要な箇所まで送電するためには送電システムが求められる。すなわち、生産された電力を送電するための送電線路が必要である。
【０００４】
このような送電線路を介しての電力の送電システムは、生産された電力の１００％を、電力の必要な場所では利用することができないが、その理由は、送電線路に電力の損失が発生するためである。
すなわち、送電線路で電力の移送中に発生する逆電流および電力漏洩などの問題により、現在は生産された電力の８０％程度のみが利用可能である。
低費用で高効率の送電システムを得るためには、送電線路上での電力漏洩を防ぐことが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の問題点を解決するために、直流電気エネルギーの送電の際に送電線路で損失する電力を最小化することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、既存のモジュール、コーティングまたは素材の開発ではなく、電流の移動と電流の本質である電子に対する制御技術を用いて既存の設備の変更なしでも電力を効率よく利用することを目的とする。
また、本発明は、電子の移動通路である線路自体の負荷を減らし、電子の移動を加速化して電力損失を防ぐことを目的とする。
本発明の他の目的は、以下の実施例についての説明から容易に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、直流電気エネルギーを伝送する装置において、前記直流電気エネルギーを伝送する送電線に接続される電線と、前記電線を取り囲んでいる電気的特性物質と、前記電線の方向に対して垂直になるように前記電気的特性物質を一定の間隔で取り囲んでおり、前記電線に接続されている電磁場発生コイルと、入力される前記直流電気エネルギーの電圧を安定化させて出力する電圧安定化回路部と、前記送電線と前記電線とを接続させるコネクターとを含んでなる、電圧安定化部を有する直流電気エネルギー伝送効率増加装置が提供される。
【０００８】
ここで、前記電気的特性物質は、半導体からなり、前記電磁場発生コイルが発生させる電磁場内で陽電荷を持つことになり、前記電線内の電子の分布を均一にして、前記電線および前記送電線に流れる電流の移動を安定化させることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記電圧安定化部は、前記電磁場発生コイルで生成された電磁場、および前記電気的特性物質によって電子スピンによる電子の振動を安定化させて電子の移動を安定化させることにより、前記直流電気エネルギーの伝送効率を増加させることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記電圧安定化回路部は、前記直流電気エネルギー伝送効率増加装置に入力される前記直流電気エネルギーの電圧を判別し、設定された基準電圧より高い電圧と低い電圧に区分する電圧判別段と、前記基準電圧より高い電圧は前記基準電圧と同一になるように電圧を降下させ、前記基準電圧より低い電圧は前記基準電圧と同一になるように電圧を上昇させる電圧転換段と、前記電圧転換段で転換された電圧が前記基準電圧の一定の範囲を外れた場合にはリターンさせ、前記基準電圧の一定の範囲内にある場合には出力させる安定電圧出力段とを含むことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記電圧安定化装置は上段電圧安定化装置と下段電圧安定化装置から構成され、前記上段電圧安定化装置と前記下段電圧安定化装置は互いに同じ電荷および極性を有することを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記電圧判別段は、コンデンサと抵抗から構成され、電位差を用いて前記直流電気エネルギーの入力電圧を区分し、前記電圧転換段は、第１変圧器を含んでなり、前記直流電気エネルギーの入力電圧が前記基準電圧より低い場合には前記第１変圧器を制御して電圧を上昇させ、前記直流電気エネルギーの入力電圧が前記基準電圧より高い場合には前記第１変圧器を制御して電圧を降下させ、前記安定電圧出力段は、第２変圧器を含んでなり、前記電圧転換段から出力される電圧を一定の安定した電圧として出力することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記電気的特性物質は、ｎ型半導体とｐ型半導体とが結合されたｎｐ型半導体であって、電気的特性によって前記電線および前記送電線の電子流れを制御することにより、安定した電圧を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、新しい発電設備を開発および増設しなくても直流電気エネルギーの送電の際に漏れる電力を最小化して電力使用を増加させることができるという効果がある。
また、本発明によれば、既存の発電設備と送電システムをそのまま利用するので、低費用で電力利用効率を増加させることができるという効果がある。
【００１５】
また、本発明によれば、全ての直流電気エネルギーの伝送システムに利用可能なので、直流電気エネルギーを使用するシステムのエネルギー効率を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置の利用を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施例に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る電圧安定化部の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る電圧安定化回路部の回路構成を示す図である。
【図５】本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置を送電線に適用した実験結果を示す図である。
【図６】本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置を送電線に適用した実験結果を示す図である。
【図７】本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置を送電線に適用した実験結果を示す図である。
【図８】本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置を送電線に適用した実験結果を示す図である。
【図９】本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置を送電線に適用した実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置を送電線に適用した実験結果を示す図である。
【図１１】本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置を送電線に適用した実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるので、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明に詳細に説明しようとする。ところが、これは本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変換、均等物または代替物を含むものと理解されるべきである。
【００１８】
本発明で使用した用語は、特定の実施例を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上特に明記しない限り、複数の表現を含む。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置の利用を説明するための図である。
本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００は、直流電気エネルギー生産装置１００と直流電気エネルギー消費装置３００との間に位置する。
【００１９】
ここで、直流電気エネルギー生産装置１００は、直流電気エネルギーを生産する装置であって、例えば、太陽光発電のための発電所や直流電気エネルギー供給装置などが挙げられる。
【００２０】
直流電気エネルギー消費装置３００は、例えば、直流電気エネルギーを消費する全ての装置や、太陽光発電所で生産された直流電気エネルギーを変電所に運搬するために交流電気エネルギーに変換するインバーターなどが挙げられる。
すなわち、本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００は、直流電気エネルギーが伝送される送電線に接続されている。
【００２１】
本発明は、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を用いて直流電気エネルギーの送電を安定化させて直流電気エネルギー消費装置（またはインバーター）３００にまで伝送するので、直流電気エネルギーの送電効率を高める。
図２は本発明の一実施例に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の構成を示す図である。
【００２２】
本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００は、送電線に接続されるコネクター２０１、２０２、２０３、２０４、送電線に接続される電線１０、および電子の移動および電圧の安定化を行う電圧安定化部２１０、２２０を含んでなる。
【００２３】
コネクター２０１、２０２、２０３、２０４は、直流電気エネルギーを送電する送電線と、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００内の電線１０とを接続させる。
【００２４】
電線１０は、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００内で直流電気エネルギーが送電されるところであって、電気的特性物質２１１と電磁場発生コイル２１２によって電線１０内の電子の移動が安定化される。
【００２５】
電圧安定化部２１０、２２０は、直流電気エネルギー生産装置１００から発生する電気エネルギーの大きさに応じて直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００内に一つ以上構成できる。
【００２６】
本発明では、好適な実施例として、直流電気エネルギーを送電する送電線に接続される場合には、電圧安定化部２１０は、直流電気エネルギー生産装置１００内に上段と下段の２つから構成されてそれぞれ陽極および陰極の送電線路に接続される。
図３は本発明の一実施例に係る電圧安定化部の構成を示す図である。
図３では上段に構成された電圧安定化部２１０の構成を例として電圧安定化部を説明する。
本発明の電圧安定化部２１０は、電線１０を取り囲んでいる電気的特性物質２１１と、電磁場発生コイル２１２とから構成される。
ここで、電線１０は、フッ素樹脂などの非絶縁性金属材で取り囲まれている。
また、電気的特性物質２１１と電磁場発生コイル２１２との間にはコーティング剤２１３でコーティングが施されている。
【００２７】
電気的特性物質２１１は、半導体的特性を持つヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＣｄＳｅ、ＭｎＦｅ２Ｏ４、Ｃｌ、Ａｌ、Ｍｇなどの化合物半導体の結合工程で極性を用いた構造的結合によって外殻に（イオン）電子の分布度を高めて構成する。
【００２８】
電子の磁気モーメントは電荷のスピン運動によって決定されるが、同じ極性の混合の結果物はさらに強い極性値を持つことになり、その極性値は電流の移動、すなわち電子の振動の制御に主な役割を果たす。
【００２９】
本発明の電気的特性物質２１１は、ｎ型半導体とｐ型半導体をくっ付けることで、ｐ型半導体からｎ型半導体への方向には電流がよく流れるようにして、電磁場が反対方向には殆ど流れないようにする整流作用を利用したものである。
【００３０】
電磁場発生コイル２１２は、電気的特性物質２１１を取り囲んでいるコイルであって、電線１０の発生電荷量を一定に制御するために、電線１０の方向に対して垂直となるように電気的特性物質２１１を一定の間隔で取り囲んでいる。
【００３１】
電磁場発生コイル２１２は、電線１０および電気的特性物質２１１の平面に対して直角方向に電場が生ずるように最適化設計を行い、電磁場および陽電荷が一定の距離を保って導電性平面誘導体を構成する。このように電線１０に一定の電場を生じさせて、電線１０中を移動する電荷の値を一定にするのである。
ここで、電磁場発生コイル２１２は電線１０に接続されている。
【実施例】
【００３２】
図４は本発明の一実施例に係る電圧安定化回路部の回路構成を示す図である。
電圧安定化回路部は、電圧判別段２１５、２２５、電圧転換段２１６、２２６、および安定電圧出力段２１７、２２７から構成される。
電圧判別段２１５、２２５は、直流電気エネルギー生産装置１００から生成された直流電気エネルギー、すなわち、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００に入力される直流電気エネルギーの入力電圧を基準電圧に基づいて区分し、入力電圧が基準電圧より高い電圧であるか基準電圧より低い電圧であるかを区分する機能を行う。
このために、電圧判別段２１５、２２５は、コンデンサと抵抗から構成され、電位差を用いて直流電気エネルギーの入力電圧を区分する。
【００３３】
電圧転換段２１６、２２６は、前記入力電圧が基準電圧より高い電圧の場合には前記基準電圧と同一になるように電圧を降下させ、前記基準電圧より低い電圧の場合には前記基準電圧と同一になるように電圧を上昇させる機能を行う。
【００３４】
このために、電圧転換段２１６、２２６は、第１変圧器を含んでなり、前記直流電気エネルギーの入力電圧が前記基準電圧より低い場合には前記第１変圧器を制御して電圧を上昇させ、前記直流電気エネルギーの入力電圧が前記基準電圧より高い場合には前記第１変圧器を制御して電圧を降下させる。
【００３５】
安定電圧出力段２１７、２２７は、電圧転換段２１６、２２６で変圧された電圧が前記基準電圧の一定の範囲を外れた場合にはリターンさせ、前記基準電圧の一定の範囲内にある場合には出力させる機能を行う。
【００３６】
このために、安定電圧出力段２１７、２２７は、第２変圧器を含んでなり、前記電圧転換段２１６、２２６から出力される電圧を一定の安定した電圧として出力する。
図５〜図１１は本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置を送電線に適用した実験結果を示す図である。
【００３７】
ここで、説明の便宜のために、本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用していない従来の送電システムを「Ａ」とし、本発明を適用した送電システムを「Ｂ」とする。
図５は本発明に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の設置前と設置後の直流電気エネルギーの送電効率を示す実験１の結果グラフである。
【００３８】
図５の実験１の結果グラフを参照すると、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用した後に送電される直流電流量は、最大９９程度であって、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用する前の最大直流電流量８５程度に比べて約１４程度がさらに高い。すなわち、少なくとも１４％の伝送効率が増加したことが分かる。
図６は本発明に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の設置前と設置後の直流電気エネルギーの送電効率を示す実験２の結果グラフである。
【００３９】
図６の実験２の結果グラフを参照すると、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用した後に送電される直流電流量は、最大９０程度であって、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用する前の最大直流電流量７８程度に比べて約１２程度がさらに高い。すなわち、少なくとも約１２％の伝送効率が増加したことが分かる。
図７は本発明に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の設置前と設置後の直流電気エネルギーの送電効率を示す実験３の結果グラフである。
【００４０】
図７の実験３の結果グラフを参照すると、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用した後に送電される直流電流量は、急激な電流の変化区間を除いて最大９９程度であって、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用する前の最大直流電流量８９程度に比べて約１０程度がさらに高い。すなわち、少なくとも約１０％の伝送効率が増加したことが分かる。
図８は本発明に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の設置前と設置後の直流電気エネルギーの送電効率を示す実験４の結果グラフである。
【００４１】
図８の実験４の結果グラフを参照すると、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用した後に送電される直流電流量は、急激な電流の変化区間を除いて最大９７程度であって、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用する前の最大直流電流量８５程度に比べて約１２程度がさらに高い。すなわち、少なくとも約１２％の伝送効率が増加したことが分かる。
図９は本発明に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の設置前と設置後の直流電気エネルギーの送電効率を示す実験５の結果グラフである。
【００４２】
図９の実験５の結果グラフを参照すると、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用した後に送電される直流電流量は、急激な電流の変化区間を除いて最大９７程度であって、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用する前の最大直流電流量８５程度に比べて約１２程度がさらに高い。すなわち、少なくとも約１２％の伝送効率が増加したことが分かる。
図１０は本発明に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の設置前と設置後の直流出来エネルギーの送電効率を示す実験６の結果グラフである。
【００４３】
図１０の実験６の結果グラフを参照すると、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用した後に送電される直流電流量は、急激な電流の変化区間を除いて最大９１程度であって、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用する前の最大直流電流量８７程度に比べて約４程度がさらに高い。すなわち、少なくとも約４％の伝送効率が増加したことが分かる。
図１１は本発明に係る直流電気エネルギー伝送効率増加装置の設置前と設置後の直流電気エネルギーの送電効率を示す実験７の結果グラフである。
【００４４】
図１１の実験７の結果グラフを参照すると、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用した後には送電される直流電流量は、急激な電流の変化区間を除いて最大９３程度であって、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用する前の最大直流電流量７３程度に比べて約２０程度がさらに高い。すなわち、少なくとも約２０％の伝送効率が増加したことが分かる。
【００４５】
また、図５〜図１１の直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用した後に送電される平均直流電流量と、直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適用する前の平均直流電流量とを比較すると、本発明の直流電気エネルギー伝送効率増加装置２００を適応した後に送電される平均直流電流量が約１０％以上増加したことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、モジュール、コーティングまたは素材の開発ではなく、電流の移動と電流の本質である電子に対する制御技術を用いて既存の設備の変更なしでも電力を効率的に利用して直流電気エネルギーの送電の際に送電線路で損失する電力を最小化する産業上の利用可能性がある。
【図１】
2015524645.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2015524645.tif 000014
2015524645.tif 000015
2015524645.tif 000016
2015524645.tif 000017