(57)【要約】【課題】動力負荷回路において無効電力の発生を抑制し、力率を高めることができる省電力装置を提供する。【解決手段】高圧以上の三相変圧器で変換した三相低圧を、配電回路、又は、更に、配電制御回路を介して動力負荷回路に供給する変圧器装置において、（ａ）高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップに高電圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続し、かつ、（b1）銅バー変圧器と配電回路の間に、又は、（b2）配電制御回路に、動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制して動力負荷回路の力率を制御する力率制御回路を接続した省電力銅バー変圧器装置。【選択図】図２
2009224501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧以上の三相変圧器で変換した三相低圧を、配電回路を介して動力負荷回路に供給する変圧器装置において、
（ａ）高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップに高電圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続し、かつ、
（b1）銅バー変圧器と配電回路の間に、動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制して動力負荷回路の力率を制御する力率制御回路を接続した
ことを特徴とする省電力銅バー変圧器装置。
【請求項２】
高圧以上の三相変圧器で変換した三相低圧を、配電回路、次いで、配電制御回路を介して動力負荷回路に供給する変圧器装置において、
（ａ）高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップに高電圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続、かつ、
（b2）配電制御回路に、動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制して動力負荷回路の力率を制御する力率制御回路を接続した
ことを特徴とする省電力銅バー変圧器装置。
【請求項３】
高圧以上の三相変圧器で変換した三相低圧を、配電回路を介して動力負荷回路に供給する変圧器装置において、
（ａ）高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップに高電圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続し、かつ、
（b3）動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制して、動力負荷回路の力率を調整する力率調整回路を、個々の動力負荷回路に接続した
ことを特徴とする省電力銅バー変圧器装置。
【請求項４】
前記高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップとして、規定値×（１．００〜１．１０）のタップを用い、かつ、前記三相昇圧銅バー変圧器の１次側タップとして、１００〜５００Ｖのタップを用いて、２次側タップに、１次側入力電圧×（１．００〜１．２０）の低圧Ｖを発生させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の省電力銅バー変圧器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータやコンプレッサ等を含む動力負荷回路において省電力を達成する省電力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ2の排出量を削減し、地球環境の保全に資するため、各種の省電力装置（節電装置）が、数多く提案されている（例えば、特許文献１〜４、参照）。
【０００３】
省電力装置（節電装置）の多くは、負荷への供給電圧が、定格電圧の約５％減まで認められる仕様限界に基づいて、供給電圧を、その仕様限界の範囲内で、定格電圧より下げることを狙った装置である。
【０００４】
商用三相高圧６６００Ｖを電源として使用する場合、通常、三相高圧変圧器で、三相１００Ｖ、２００Ｖ、又は、４００Ｖに変換するが、その際、商用三相高圧が、定格の６６００Ｖであることを想定し、２次側に、１００〜４４０Ｖ（１００Ｖ、２１０Ｖ、４２０Ｖ（５０Ｈｚ）、４４０Ｖ（６０Ｈｚ））が発生するように、変圧器の巻き線比が決められている。
【０００５】
高圧以上の三相変圧器の２次側に発生する電圧が、定格電圧より５％程度高いのは、負荷までの配線により生じる電圧降下を考慮したことによるものであるが、例えば、高圧以上の三相変圧器の２次側と負荷との間に降圧変圧器を介在させて、動力負荷の場合は１９０〜１９６Ｖに、電灯負荷の場合は９５〜９８Ｖに供給電圧を下げることにより、負荷回路に流れる電流を下げ、省電力化を図ることができる。
【０００６】
電灯やヒーターのような抵抗負荷の場合、電流の低下による輝度や発熱量の低下が、殆ど感知されないので、供給電圧を下げることにより、確実に省電力を達成することができ、また、供給電圧が低いことで、負荷自体の寿命が延びることになる。
【０００７】
一方、動力負荷の場合、供給電圧を下げても、必要なトルクを引き出すために、電流が増加したり、力率が変化したりするので、必ずしも省電力を確実に図ることができないのが実情である。特許文献１及び４には、動力負荷の場合の省電力方法及び同装置が提案されているが、将来にわたり、省エネルギーは不可避の重要課題であり、より優れた省電力技術の開発が強く求められている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２０６１２７号公報
【特許文献２】特開平１１−３０８７６８号公報
【特許文献３】特開２００１−３５０５２６号公報
【特許文献４】特開２００７−０１８４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記要望に鑑み、動力負荷回路において無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力の発生を抑制し、省エネルギー効果を高めることができる省電力装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記課題を解決する手法について、鋭意研究した。その結果、本発明者らは、動力負荷回路全体を総合的に制御すると、動力負荷回路において、無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力の発生を極力抑制することができ、省エネルギー効果を高めることができることを見出した。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、以下のとおりである。
【００１２】
（１）  高圧以上の三相変圧器で変換した三相低圧を、配電回路を介して動力負荷回路に供給する変圧器装置において、
（ａ）高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップに高電圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続し、かつ、
（b1）銅バー変圧器と配電回路の間に、動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制して動力負荷回路の力率を制御する力率制御回路を接続した
ことを特徴とする省電力銅バー変圧器装置。
【００１３】
（２）  高圧以上の三相変圧器で変換した三相低圧を、配電回路、次いで、配電制御回路を介して動力負荷回路に供給する変圧器装置において、
（ａ）高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップに高電圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続、かつ、
（b2）配電制御回路に、動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制して動力負荷回路の力率を制御する力率制御回路を接続した
ことを特徴とする省電力銅バー変圧器装置。
【００１４】
（３）  高圧以上の三相変圧器で変換した三相低圧を、配電回路を介して動力負荷回路に供給する変圧器装置において、
（ａ）高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップに高電圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続し、かつ、
（b3）動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制して、動力負荷回路の力率を調整する力率調整回路を、個々の動力負荷回路に接続した
ことを特徴とする省電力銅バー変圧器装置。
【００１５】
（４）  前記高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップとして、規定値×（１．００〜１．１０）のタップを用い、かつ、前記三相昇圧銅バー変圧器の１次側タップとして、１００〜５００Ｖのタップを用いて、２次側タップに、１次側入力電圧×（１．００〜１．２０）の低圧を発生させることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の省電力銅バー変圧器装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、動力負荷回路において、省電力を確実に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一例について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
まず、図１に、動力負荷回路Ｌ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）へ三相低圧を供給する従来の変圧器装置の一態様を示す。
【００１９】
従来の変圧器装置においては、断路器ＤＳ、交流遮断器ＣＢを経て供給される三相６６００Ｖを、三相高圧変圧器１の１次側の６６００Ｖ規格タップに、接続し、二次側の２１０Ｖ規格タップに、低圧２１０Ｖを発生させ、該２１０Ｖを、配線用遮断器ＭＣＣＢ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を備える配電回路４を介して、適宜、動力負荷回路Ｌ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）に供給する。なお、供給される三相６６００Ｖの電力量は、積算電力量計ＷＨＭで計測される。
【００２０】
配電回路４には、動力負荷回路において無効電力が発生して力率が低下しないよう、動力負荷回路Ｌ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を制御する力率制御回路５が接続されている。力率制御回路５は、直列に接続された直列リアクトルＳＲ−ｉと低圧進相用コンデンサーＳＣ−ｉを、電磁接触器ＭＣ−ｉを介して備える力率制御機器ＡＰＦＣと、配線用遮断器ＭＣＣＢから構成されている。
【００２１】
本発明者らは、従来の変圧器装置を種々検討し、その結果、本発明の省電力銅バー変圧器装置（以下「本発明変圧器装置」という。）を発明するに至った。
【００２２】
図２に、本発明変圧器装置の一態様を示す。図２に示すように、本発明変圧器装置においては、断路器ＤＳ、交流遮断器ＣＢを経て供給される三相６６００Ｖを、三相高圧変圧器１の１次側の規格値以上の６７５０Ｖタップに接続し、二次側の２１０Ｖ規格タップに、低圧２０５Ｖを発生させる。
【００２３】
この２０５Ｖを、銅バー変圧器２で、規格値２１０Ｖ以上の２１０〜２２０Ｖに変換し、この２１０〜２２０Ｖを、配線用遮断器ＭＣＣＢ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を備える配電回路４を介して、適宜、動力負荷回路Ｌ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）に供給する。
【００２４】
本発明変圧器装置においては、（ａ）高圧以上の三相変圧器の２次側に発生させた規格値以下の三相低圧を、規格値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続したことに加え、（b1）銅バー変圧器２と配電回路４の間に、力率制御回路５を接続したことが第一の特徴である。
【００２５】
本発明銅バー変圧器装置の力率制御回路５は、それ自体、図１に示す力率制御回路と同様のものであるが、銅バー変圧器２と配電回路４の間に接続されているので、従来の力率制御とは異なり、動力負荷回路Ｌ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）に発生する無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制し、動力負荷回路全体の省エネルギー効果を高める機能を発揮する。
【００２６】
銅バー変圧器と配電回路の間に、力率制御回路を接続することにより、省電力効果が顕著に向上するが、これは、銅バー変圧器の高効率と、力率制御回路の無効電力削減という個々の省電力効果と、さらに、この２つの組合せによる相乗効果によるものと考えられる。
【００２７】
本発明変圧器装置は、例えば、図３に示すように、高圧以上の三相変圧器１、銅バー変圧器２、配電回路４、及び、力率制御回路５を、一つの小型収納ケース６内に収納し、配線７で接続して構成することができる。このように、本発明変圧器装置は、小空間において収納、配置が可能であるので、取り扱いや、保守点検が容易である。
【００２８】
図４に、本発明変圧器装置の別の態様を示す。図４（ａ）は、本発明変圧器装置の全体構成を示し、図４（ｂ）は、一部の配電制御回路８と力率制御回路５の構成を示す。
【００２９】
図４（ａ）に示す本発明変圧器装置おいて、三相６６００Ｖから、規格値２１０Ｖ以上の２１０〜２２０Ｖを得るため変圧器構成は、図２に示す変圧器構成と同じである。
【００３０】
銅バー変圧器の２次側で出力される２１０〜２２０Ｖは、配電回路４、及び、配電制御回路８I（Ｉ＝１〜Ｎ）を経て、動力負荷回路、例えば、複数の誘導電動機ＩＭに供給されるが、配電制御回路８I（Ｉ＝１〜Ｎ）には、力率制御回路５I（Ｉ＝１〜Ｎ）が接続されている。
【００３１】
図４（ｂ）に、配電制御回路８Iへの力率制御回路５Iの接続態様を示す。図４（ｂ）に示すように、直列に接続した配線用遮断器ＭＣＣＢ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）と電磁接触器ＭＣ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）からなり、複数の誘導電動機ＩＭに、適宜、２１０〜２２０Ｖを供給する配電制御回路８I（Ｉ＝１〜Ｎ）に、個々の誘導電動機ＩＭに発生する無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に把握して不要電力の発生を抑制し、動力負荷回路における省エネルギー効果を高める機能を発揮する力率制御回路５I（Ｉ＝１〜Ｎ）が接続されている。
【００３２】
従来は、図５に示すように、１個の誘導電動機ＩＭに、低圧進相用コンデンサーＳＣ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を一個接続し、無効電力の発生を個別に制御しているが、一つのコンデンサーの破裂が、力率に大きく影響する。
【００３３】
このことを踏まえ、本発明変圧器装置の別の態様においては、（ａ）三相高圧変圧器の規定値以上の１次側タップに三相高圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を、規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続したことに加え、（b2）配電制御回路に、動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力の発生を総合的に抑制して動力負荷回路の力率を制御する力率制御回路を接続した。
【００３４】
この点が、本発明の第二の特徴である。
【００３５】
配電制御回路に、力率制御回路を接続することにより、省電力効果が顕著に向上するが、これは、前述したように、銅バー変圧器の高効率と、力率制御回路の無効電力削減という個々の省電力効果と、さらに、この２つの組合せによる相乗効果によるものと考えられる。
【００３６】
ここで、図６に、本発明変圧器装置の別の態様を、機器収納ケースに収納した一例を示す。この場合、図６（ａ）に示すように、高圧以上の三相変圧器１、銅バー変圧器２、及び、配電回路４を、配線７で接続し一つの機器収納ケース１０に収納し、配線接続用端子９に接続する。
【００３７】
配電制御回路８I及び力率制御回路５Iは一組にする必要があるので、図６（ｂ）に示すように、配電制御回路８I及び力率制御回路５Iを、それぞれ、機器収納ケース１１及び機器収納ケース１２に収納するが、両回路を配線接続用端子９で接続し一体とする。
【００３８】
それ故、本発明変圧器装置は、小空間において収納、配置が可能であり、かつ、分割配置が可能であるので、取り扱いや、保守点検が容易である。
【００３９】
本発明変圧器装置においては、三相高圧変圧器の規定値以上の１次側タップに三相高圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を、三相高圧変圧器の２次側に接続した銅バー変圧器で、規定値以上の三相低圧に変換することが前提である。
【００４０】
この場合、高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップとして、規定値×（１．００〜１．１０）のタップを用い、かつ、三相昇圧銅バー変圧器の１次側タップとして、１００〜５００Ｖのタップを用い、２次側タップに、１次側入力電圧×（１．００〜１．２０）の低圧を発生させると、動力負荷回路において、顕著な省電力効果を得ることができる。
【００４１】
図７に、本発明変圧器装置のさらに別の態様を示す。従来は、高圧以上の三相変圧器の二次側端子を、配電制御回路８I（Ｉ＝１〜Ｎ）に配電する配電回路４（図５、参照）に、直接、接続しているが、本発明変圧器装置のさらに別の態様においては、図７に示すように、高圧以上の三相変圧器１と配電回路４との間に、銅バー変圧器２が配置されている。
【００４２】
即ち、本発明変圧器装置のさらに別の態様においては、（ａ）高圧以上の三相変圧器の規定値以上の１次側タップに三相高圧を入力して２次側タップに発生させた規定値未満の三相低圧を、規定値以上の三相低圧に変換する銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器の２次側に接続し、（b3）上記銅バー変圧器の２次側タップを配電回路に接続した。
【００４３】
この点が、本発明の第三の特徴である。
【００４４】
図７に示すように、銅バー変圧器を、高圧以上の三相変圧器と配電回路との間に配置し、動力負荷回路で生じる無効電力及び／又はノイズ電力等の不要電力を総合的に抑制してて、動力負荷回路の力率を調整する力率調整回路を、個々の動力負荷回路に接続することにより、回路全体で消費する電力を節減することができる。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４６】
（実施例１）
負荷としてのコンプレッサー（７．５ＫＷ×４台）を一定圧（コンプレッサー圧：７気圧）に保つ運転において、（ａ）通常結線システム、（ｂ）負荷側コンデンサーのみのシステム、及び、（ｃ）本発明変圧器装置システムの３ケースについて、５分毎に消費電力を測定し、（ｂ）及び（ｃ）のシステムの消費電力を、（ａ）のシステムの消費電力と対比して、（ｂ）及び（ｃ）のシステムの消費電力節減率を算出した。その結果を、図８、及び、表１に示す。
【００４７】
【表１】
2009224501.tif 000003
【００４８】
図８及び表１から、本発明変圧器装置を採用すると、消費電力を、継続的に、顕著に節減できることが解る。
【００４９】
（実施例２）
ある店舗建物の電気系統に、本発明変圧器装置を導入し、導入前の電力料金と、導入後の電力料金を比較した。その結果を、表２に示す。
【００５０】
【表２】
2009224501.tif 000004
【００５１】
表２から、年間の電力料金が、大幅に節減されていることが解る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
前述したように、本発明によれば、動力負荷回路において、省電力を確実に達成することができる。また、本発明によれば、小空間に収納、配置、また、分割配置をすることができるので、取り扱いや、保守点検が容易である。したがって、本発明は、配電産業において利用可能性が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】動力負荷回路へ三相低圧を供給する従来の変圧器装置の一態様を示す図である。
【図２】本発明変圧器装置の一態様を示す図である。
【図３】本発明変圧器装置を小型収納ケース６に収納した態様を示す図である。
【図４】本発明変圧器装置の別の態様を示す図である。（ａ）は、本発明変圧器装置の全体構成を示し、（ｂ）は、配電制御回路と自動力率制御回路の構成を示す。
【図５】従来の配電制御回路を示す図である。
【図６】本発明変圧器装置を機器収納ケースに収納した一態様を示す図である。（ａ）は、３相変圧器、銅バー変圧器、及び、配電回路を収納した態様を示し、（ｂ）は、配電制御回路及び力率制御回路を、それぞれ収納した態様を示す。
【図７】本発明変圧器装置のさらに別の態様を示す図である。
【図８】消費電力の推移を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    三相高圧変圧器
２    銅バー変圧器
３、３’    省電力銅バー変圧器装置
４    配電回路
５、５I（Ｉ＝１〜Ｎ）    力率制御回路
６    小型収納ケース
７    配線
８、８I（I＝１〜Ｎ）    配電制御回路
９    配線接続用端子
１０、１１、１２    機器収納ケース
ＤＳ    断路器、
ＣＢ    交流遮断器
ＷＨＭ    積算電力量計
ＭＣＣＢ、ＭＣＣＢ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）    配線用遮断器
ＭＣ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）    電磁接触器
ＳＲ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）    直列リアクトル
ＳＣ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）    低圧進相用コンデンサー
Ｌ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）    動力負荷回路
ＡＰＦＣ    自動力率制御装置
ＩＭ    誘導電動機
【図１】
2009224501.tif 000005
【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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