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新たな付加価値の創造
取締役専務執行役員

水野朝之

本原稿を執筆時点で、新型コロナウィルスの感質にかかわるものや、ビル監視制御システムなど、染が、爆発的に拡大し、全国で2万人を超える新規計測・監視・制御にかかわるものが主流であった。

陽性者が出ている。8月27日には、緊急事態宣言、

その後、業務支援のツール開発など、研究課題は多まん延防止等重点措置の対象が拡大され、緊急事態

岐にわたっていった。ちなみに、配電（架空線）部

宣言は、21都道府県、まん延防止等重点措置は、門では、昭和から平成への時期は、現在工法の主流

12県となった。

となっている仮送電工法の開発に、プロジェクトをそんな中、遅い遅いといわれていたワクチン接種

組んで、注力していた。

は、２回接種済みの人が人口の半数に届こうとしてその後、2005年に技術開発室を中心として、現いる。このワクチンは、アストラゼネカ、モデルナ、業各部門からの委員を加えて、技術開発委員会が発

ファイザーとすべてアメリカ、イギリスなど海外製足した。私も、何年か委員として参加したことがあである。国内製は、年内に承認にこぎつけられるかるが、研究予算の全体的調整と、実績管理が主体でどうかである。

あったように感じていた。本来は、現業部門と技術

先日、国内製の開発が遅い原因（一部であると思開発部門が連係し、現業部門がお客さまに提案できうが）を記した記事を目にした。それは、昭和50

る（商売になる）技術、現場が効率的になる技術の開年代に社会問題化したワクチンによる健康被害（主発に寄与するためだったと考えるところである。

に副反応、副作用）により、国内の医薬品メーカーは、

私が委員在籍中に、現場で役に立つ技術の開発にワクチンの研究開発を縮小したとのことである。さ

注力する方向が示され、以降、徐々にではあるが、らに、海外では、ワクチンのメリット・デメリット

各現業部門のニーズが研究に反映され、研究成果がを比較したとき、メリットのほうが大きければ、使現場に反映されてきたと感じている。

用するという考えが強く、基礎研究が継続され、今先般、政府が2050年カーボンニュートラルの方回の早期開発につなげてきたという。現在のワクチ

針を打ち出し、大きな話題となっている。各企業のンに対する専門家の意見で、よく耳にする言葉であ

対応には温度差があると思われるが、設備の更新やる。しかし、当時のメーカーは、国内でのワクチン

建物の新設・更新時には、省エネや創エネの要求が使用に関するリスクを重く見たようである。

強まることは間違いないであろう。当社は、設計時

そんな時、当社の技術開発のことを少し振り返ってみた。

から要求に見合う機器の選定など、トータルコーデ
ィネイトの力量が試されることとなる。

技術研究開発部（当時は技術開発室）は、社名が当社の施工現場からの技術的ニーズは、多様な分

まだ東海電気工事の時代、1985年に設立されてい野の知見・技術の集合から成り立っている。現場サる。その4年後、1989年（平成元年）10月トー

イドは、技術研究開発部の存在意義を認識し、技術エネックに社名変更され、経営理念が制定され、三的課題の解決の拠り所とし、常に相談を持ち掛け課

つの理念のなかの一つが「未来をみつめ独自性を誇題解決することが第一歩であるが、お客さまのニー

りうる技術の展開をめざす」である。さらに、このズを肌で感じている現場サイドの声が技術研究開発

時は、バブル景気の直前で景気が上向きの時代であ部に届き、技術研究開発部の知見のみだけでなく、り、当社もこの後、本店別館の新築、教育センター

メーカーや大学など、様々な技術・研究成果などをの新築など、大きな投資をしていくこととなった。

コーディネートし、新たな価値を生み出していくこ

技術開発室の当初の研究は、高調先生など電力品とに期待するところである。
3

特別寄稿

電気安全のための接地の役割
名古屋工業大学
大学院工学研究科教授

安 井 晋 示1. はじめに電気設備事業者にとって、電気安全は考慮すべ
き最も重要な事項である。これは、電気設備を利用する人に危害を及ぼさないのみならず、電気設備そのものを故障させないことも含まれる。このための手段として接地が重要な役割を果たす。
本稿では、低圧電路を対象として、電気安全のための接地の役割を述べる。

2. 低圧電路の保安接地（感電保護）
低圧電路における電気安全を目的とした接地は、系統接地と低圧機器の露出導電性部分の保護接地からなる。系統接地とは、低圧回路へ高圧電流が侵入して低圧側設備や低圧負荷機器への損傷を防
ぐため、低圧側へ侵入した高圧電流を変圧器の２次側直下で大地へ逃がすために行われる接地方式

1911年（明治44年）に電気事業法が制定され、同年に「電気工事規定」が交付され、ここでの電路の接地抵抗は、大地との間で150V以上の電位差を発生させない値とすることと規定された。
（電技解釈第17条）この「150V」という値は、「乾燥した場所では人と大地との間の接地値が大きく、感電しても致命的な電撃を受けることが少ない…
という安全電圧の閾値」として、当時決定された。
これが、わが国の電気安全基準の根幹として現在へ受け継がれて、電路絶縁の原則と並ぶ基本理念となっている。この系統接地の名称は、わが国においては当時の名称である第二種地線工事から、1954年に第二種接地工事、1997年にB種接地工事と変遷している。
また、系統接地線は、地絡故障電流を系統側に戻す重要な役割があるので、その機械的強度・耐食性・電気的要件を適切に設定する必要がある。

をいう。また、保護接地とは、低圧設備や電気機器の露出導電性部分において、絶縁破壊時に発生する接触電圧を低減するとともに、漏電遮断器な
どの保護器の動作精度を高めるために、露出導電性部分を直接あるいは系統接地を通して大地へ接続する接地方式をいう。
電気安全において、これらの接地は重要な役割
をもつ。

図1

系統接地による低圧電路の対地電圧の制限

2. 2 保護接地
低圧電路に系統接地が施されることにより、低2. 1 系統接地
わが国の技術基準には、電路絶縁の原則があり（電技解釈第13条）、わが国最初の電力供給事業（明治20年）では低圧電路は非接地であった。電力の需要増大とともに、高低圧混触事故により低圧側の機器が絶縁破壊し、感電死傷事故が多発した。
そのため、混触事故時においても低圧電路の対地電圧を制限するために、低圧電路電源起点部での接地方式が確立されてきた。（図1）4圧の電気機器等が絶縁破壊を起こすと、電気機器の露出導電性部分に対地電圧を生じる。そこに人が触れると人体を通して故障電流が流れ、感電事故となる可能性が生じる。このように、人が接地
線の代わりとなることを避けるため、低圧側機器の露出導電性部分を接地することとし、これを保護接地という。
保護接地は、低圧機器の故障時における露出導電性部分の対地電圧、すなわち接触電圧を制限す

るとともに、故障電流を系統接地側に確実に戻すことで、漏電遮断器の動作確実性の向上にきわめて重要な働きをする。
保護接地が接触電圧の低減に寄与する仕組みは、接地系統の種類により異なる。図2に接地系統の種類を示す。[1] TN系統は、保護接地極と系統接地極を共用する系統であり、保護接地線（PE導体）を
中性線を介して系統接地極に戻す方式（TN-CS系
統）と個別に戻す方式（TN-S系統）がある。TT系
統は、保護接地極を系統接地極とは別に施設する方式である。

ｘRD/（RB+RD）と な る。（ 図4） 仮 に、RD＞＞
RBの場合は、UtはほぼU0と等しくなる。
わが国では、明治44年（1911年）の「電気工事規定」において、第一種地線工事(現在のA種接地)の10Ωが規定され、大正8年に第三種地線工事(現在のD種接地)の100Ωが規定され、接地系統としてはTT系統を採用してきた。当時は漏電遮断器による保護はなく、安全電圧としての接触電圧の低減を目的としていた。
現在は、図5に示す安全電圧を確保できるように、故障電流を確実に戻し、漏電遮断器の動作時間に対応して接地抵抗値を確保する必要がある。したがって、系統接地線と同様に、保護接地線についても、その機械的強度・耐食性・電気的要件を適切に設定する必要がある。

図3

TN－CS系統の地絡故障電流ループ

図4

図2

TT系統の地絡故障電流ループ

低圧系統の種類

地絡故障時におけるTN系統での接触電圧（Ut）
は、故障ループインピーダンスが線導体インピー
ダンス（ZL）と保護導体インピーダンス（ZN）の和となることから、電源電圧U0を各インピーダンスで分担することになり、U0の半分の1/2U0となる。
（図3）他方、TT系統での接触電圧は、電源電圧U0を系統接地抵抗と保護接地抵抗で分担し、Ut＝U0

図5接触電圧と許容接触時間の関係[2]

5

特別寄稿

3. 低圧電気設備の保護
電気安全では、日常的に人が直接扱う低圧電気設備の保護も重要である。このための手段として、過電流保護と過電圧保護がある。過電流の発生要因には、過負荷と短絡がある。過電圧の発生要因には、商用周波過電圧とサージ過電圧がある。

3. 1 過電流保護
低圧電路の容量に対して電気を使いすぎると過負荷となり、電線の発熱により火災に至る危険がある。また、低圧機器で絶縁破壊が生じると、配線には瞬時的に短絡電流が流れる。接地線を含む配線では、これらの過電流に対して過電流保護装設定することを規定している。
また、TT系統では、混触事故時において低圧設備の導電性外箱に危険電圧は生じないと考えられるが、図7(a)の点線で示すように、B種接地も共用する場合には危険電圧が発生する。したがって、
この場合には、建物構造体と低圧機器外箱との電位差を安全電圧の50V以下となるように、共有した接地抵抗値を設定する必要がある。
低圧側の地絡故障によっても、低圧側に過電圧が生じるが、これは、設備を利用する需要家側で絶縁抵抗管理などによって設備の健全性を維持することが重要である。

置を確実に動作させるために、負荷容量に見合ったサイズの配線設備を設計することが重要である。
具体的には、回路における最大需要電力、不等率、過電流遮断器が動作するまでの間の異常時に生じるおそれのある電流などを考慮して回路の設計電流を求め、それを十分上回る許容電流となるような配線設計を行う。
図6

高圧側1線地絡により低圧側で生じる過電圧

3. 2 商用周波過電圧保護
低圧機器には、様々な要因で通常の電路電圧よりも大きな過電圧が発生する。
高圧側の地絡や高低圧混触など高圧側での故障事故や、低圧側の地絡事故などによって、低圧機
器側に商用周波数の過電圧が発生する。また、スイッチなどの開閉時や雷によって過渡的なサージ
過電圧が発生する。
図6に高圧側の1線地絡事故により低圧側に生じる過電圧を示す。また、図7に高低圧混触事故により低圧側に生じる過電圧を示す。わが国では、電力供給事業者の責任において、低圧電路の対地電図7

高低圧混触により低圧側で生じる過電圧

圧（U1, U2）が150V以下となるようにB種接地極の抵抗値を管理する必要がある。また、IECでは250Vであり、IEC、電技ともに、それぞれの遮断
時間に対する緩和措置がある。（図8）[3]
なお、ビルなど建物構造体では、図6(a)の点線で示すように、高圧側のA種接地極と低圧側のD種
接地極の保護接地を鉄筋や鉄骨を利用して共有することが一般的である。この場合は、高圧側の地絡時においても低圧設備の導電性外箱に危険電圧(Uf )が生じる。IECでは、高圧側の地絡事故の際の地絡電流の継続時間に対して、図9に示す対地電圧基準(Uf )を満たすように、接地抵抗値R Aを適切に
6

図8

低圧設備（U1, U2 ）の対地電圧基準

リスクレベルは、施設の環境（都市部、農村部）、
落雷密度、低圧引き込み線の種類（架空・地中）と長さから算定し、基準（1000）未満となれば大気現象に伴う過渡過電圧に対する保護が必要となる。SPDの選定や施設方法は、関連するIEC規格（IEC61643シリーズ）を参照する。
２）直撃雷

図9

IECにおける低圧機器外箱（Uf ）の対地電圧基準

3. 3 雷サージ過電圧保護
低圧の電路には、遮断器や開閉器による回路の開閉操作により開閉サージが発生する。また、落雷などに起因する雷サージ過電圧が発生する。一般的には、開閉サージよりも雷サージによる過渡
過電圧は大きい。ここでは、雷に起因する過渡過電圧に対する保護手段を述べる。
１）配電線伝搬雷サージ
低圧の電路に関して、電技解釈では雷サージ対策に対する規定はされていない。IECでは、電気設備が設置される場所に応じた過電圧カテゴリを設定
し、各過電圧カテゴリに対応したインパルス耐電圧
を電気設備にもたせるよう規定している。[3] そして、電気設備事業者は、電気設備が設置される施設の用途や設置環境などからリスクレベル（CRL）
を想定し、SPD（Surge protective device）などを利用して過渡過電圧を低減するための特別な措置が必要か否かを判断する。（図10）

直撃雷に対して低圧機器を保護することは容易ではない。しかしながら、データセンターや病院など重要な施設においては、電気設備事業者として対策を行うことは責務であろう。建物内の電気および電子システムに対する雷保護は、IEC規格に準拠した国内規格（JIS Z9290-4）に示される。[4]
その概要を以下に示す。
①落雷からの影響度を考慮して、建物内で雷保護
ゾ ー ン(LPZ:Lightning Protection Zone)を 設 定
し、LPZの境界面にて雷に起因する電磁界の遮蔽や雷電流、雷サージなどを低減する対策を行う。
②雷電流により発生する磁界の影響を低減するた
めに磁気遮蔽を行う。具体的には、建物の鉄筋などの構造体を利用して、建物全体や室などを空間的に遮蔽する方法、遮蔽層を有するケーブルの使用や金属製の電線管内にケーブル配線する方法、雷電流により誘導されるループ面積を極小化する方法がある。
③接地側へ流出する雷電流による対地電位の上昇を制限するため、接地抵抗はできるだけ低くする。また、電気設備に施される各種の接地極間の電位差を小さくするため、共通接地とするなども含め、等電位ボンディングを施す。
④雷サージによる電気機器等の被害を防止するため、避雷器などのSPDを設置する。SPDの選定に当たっては、侵入する雷サージの特性(大きさ、継続時間など)、保護する機器の過電圧耐量などを考慮する。

4. 雷保護設計技術の高度化に向けて
図10

過電圧抑制対策の要否選定フロー

施設の需要度は、人命に関する重要な機器（安全設備や病院の医療施設など）、公共サービスに関する重要な機器（公共施設、文化財、ITセンター、博物館など）、商業または工業活動に関する重要な機器（ホテル、銀行、工場など）には、大気現象に伴う過渡過電圧に対する保護が必要である。

これまで述べてきた低圧設備の安全保護において、感電保護、過電流保護、過電圧保護での電技
解釈での規定を順守することは当然であるが、必須規定としては示されない雷過電圧に対する配線設計技術の確立も重要である。一方で、IECの雷保護規格を用いて定量的な配線設備設計を行うには、かなり煩雑な作業となり実用的とはいえない。そこで、ここでは、日本で多く採用されているTT系
7

特別寄稿

統を対象として、低圧配線に生じる雷過電圧の簡易な評価手法構築に向けた研究内容を紹介する。

4. 1 TT系統での各階分電盤に生じる雷過電圧[5]20m×20m×20mの4階 建 て ビ ル の3次 元 電
磁界解析モデルを構築し、屋上に受電設備を配置した。
（図11）B種接地線とA種D種共用接地線は、同じEPS(Electric pipe shaft)を通して、各接地
極から屋上の受変電設備に配線している。各階分
電盤には、屋上の受変電設備からD種接地線と中性線(N相)を個別に配線している。
各接地極の位置をビルの外側2.5m (P1）
、内側2.5m（P2）、そしてビル中心部(P3)に埋設したケース（図12）について、ビル屋上の角に直撃雷（100 kA,10/350μs）を受けたときに各階分電盤に生じる雷過電圧を解析した。
（図13）各階の接地線間に発生する雷過電圧は、各階層とも同じ値となり、雷電流に伴う大地電位分布により生じる接地極間の電位差がそのまま生じる結果となる。
また、その過電圧は、接地極をビル中心部に埋設するほど大きく低減できる。これは、ビル構造体
がファラデーゲージを構成し、電磁界がゲージ内に侵入しにくくなることで、ビル内部の大地内の電位分布が緩和されることによる。

図13 各接地極の埋設位置による各階分電盤に生じる雷過電圧

大地内（大地抵抗率：ρ）に埋設された棒状電極（長さl , 埋設深さt ）に電流( I )が流れることで生じる、任意地点の電位UROは以下の式で算出できる。ここに、x は水平距離で、z は深さ方向の距離である。

ビル構造体の杭とD種接地極を介して大地に流出される雷電流によって、B種D種接地極間に生じる電位差を、この式を用いて電位干渉法によって計算できる。表1は、電磁界解析によって得られた電位差と干渉法によって計算した電位差を示す。その差は10%以内の精度で合致している。電磁界解
析では、解析モデルの作成と解析に多大な労力と時間を要するが、干渉法を用いれば瞬時に結果が得られ、接地極の埋設位置から各階分電盤過電圧を簡易に評価できる。
表1

図11

電位干渉法で算出した雷過電圧の評価

分電盤過電圧電磁界解析モデルにおける配線図

4. 2 TN系統での各階分電盤に生じる雷過電圧[6]前節で述べたように、TT系統では、ビル落雷時にB種とD種の接地極間に電位差が生じ、各階分電

図128B種，D種接地極の埋設位置

盤での接地線間に数10kVもの過電圧が発生する可能性がある。このための対策として、各接地線間にSPDを設置して、過電圧を抑制する対策を行う。

しかしながら、大規模なビルになると、幹線の分岐も多くなり、各階の分電盤の数も多くなる。
この場合に、すべての分電盤にSPDを設置すると費用がかさみ、合理的な設計とはいえない。そこで、受電設備内にSPDを設置して、各階分電盤に生じる過電圧を抑制する対策を検討した例を紹介する。
前節と同様のビル電磁界解析モデル（図11）を用いて、屋上の受電設備において、図14に示すようにB種とD種接地線間にSPDを配置し、各階分
電盤過電圧を解析した。雷撃点において、雷電流(25 kA,1/100μs)を注入した際の解析結果を図

図15

各階分電盤過電圧の解析結果

15に示す。受電設備での接地線間過電圧は、SPDの制限電圧(約700V)に抑えられるが、各階分電盤
過電圧は数kVの値となり、十分に抑えきれていな
い。この理由は、D種接地線の構造体とのボンディ
ング点から接地線に雷電流が侵入し、各接地極に向かって雷電流が流れることによる。
（図16）この雷電流の値と、配線のループインダクタンスに伴う電磁誘導によって、電流峻度に応じた過電圧が発生する。
例えば、図17に示す配線において電流 i が流れる
際には、配線が作るループ面積を横切る鎖交磁束によって、(2)式で示すループインダクタンス(L)が
生じる。
図16

構造体から接地線への雷電流の侵入

図17

配線によるループインダクタンス

この配線に流れる電流の峻度をdi/dtとすると、配線の末端には、(3)式で示す誘導過電圧が発生する。

この誘導過電圧を低減するためには、配線に流れる電流を小さくするか、鎖交面積を小さくするな
ど電磁影響の遮蔽対策が重要となる。

過電圧の抑制方法として、雷電流が流入する配線を金属ラックまたは金属管で覆う対策が有効である。図18に各遮蔽対策を示す。金属ラックや金属管で覆う場合は、ボンディング点からの接地
線と金属ラックや金属管を接続することが重要で、

図14

受電設備での接地線間のSPDの設置それによって、接地線に流入する雷電流を大きく低減できる。また、各遮蔽によって誘導ループを形成する面積も抑制でき、各階分電盤に生じる過電圧を大きく低減できる。（図19)
9

特別寄稿

図18

配線の金属ラックおよび金属管での遮蔽対策

図20

配線ルートの変更による過電圧低減対策

図21

各階分電盤に生じる雷過電圧

5. まとめ

図19

各階分電盤に生じる雷過電圧

また、別の対策として、雷電流が侵入する接地
幹線と、各階分電盤に配線する電源系の配線を別々のEPSで配線する対策も有効である。図20に配線ルートを変更した解析モデルを示す。各階分電盤に配線する電源系の接地線には雷電流が流れな
いので、それに伴う誘導電圧は発生しない。唯一、屋上の接地線にのみ雷電流が流れ、それに伴う誘導過電圧が各階に等しく生じる。
（図21）したがって、誘導過電圧をさらに低減するためには、屋上部分の配線の電磁遮蔽を施せばよい。
このように電気設備の配線を設計することで、無用にSPDを設置することなく、効果的に雷過電圧を抑制することができる。

10

低圧電路における接地の役割について解説した。
日本の低圧電路は、世界で稀にみる100Vという低い電圧で運用されている。このため、必然的に電路の対地電圧が150V以下となり、低圧側の事
故リスクが少なく、接地に対する認識が薄くなりがちである。しかしながら、本稿で解説したように、
接地は感電保護のみならず、低圧機器の故障保護にとっても極めて重要な役割を果たすので、規格の理論に立ち返って理解を深められたい。さらに、
商用周波数に対する安全保護のみならず、雷など
過渡過電圧に対する保護技術にも認識を深めていくことが重要である。

参考文献[1] IEC60364-4-41, “Low-voltage electricalinstallations-, Part 4-41, Protection for safety–
Protection against electric shock,”2018.
[2] IEC1200-413,“Electrical installation guidePart 413: Protection against indirect contact –Automatic disconnection of supply,”1996.
[3] IEC60364-4-44, “Electrical installations ofbuildings–, Part 4-44, Protection for safety–
Protection against voltage disturbances andelectromagnetic disturbances,”2018.
[4] IEC 62305-4,“Protection against lightning –Part 4: Electrical and electronic systems within structures,”Ed 2, 2010.
[5] 小木曽将人，小森駿矢，安井晋示，山本達也，小林浩：ビル直撃雷による接地線間過電圧発生メカニズムの考察， 電 気 学 会 論 文 誌B, IEEJ Trans. P.E. Vol.140,
No.3 pp.198-203 (2020)[6] S. Yasui, S. Komori, T. Yamamoto, and H.
Kobayashi: Reduction measures of theovervoltage in the TN system of a building
struck directly by lightning, IEEE Trans. EMC,
DOI:10.1109/TEMC.2021. 3102976 (2021)【略 歴】
1989年 名古屋工業大学大学院電気情報工学専攻修了
1989年 財団法人電力中央研究所 入所
2005年 財団法人電力中央研究所 退職
2005年 名古屋工業大学大学院工学研究科
助教授就任
2017年 同 教授 現在に至る

11

AI による電力デマンド予測技術の開発
ＡＩによる電力デマンド予測技術の開発

1 はじめに
電力デマンドとは、高圧・特別高圧の需要家における「30分間（デマンド時限：毎時0分～ 30
分、30分～ 60分）の平均使用電力[kW]」である。
需要家に設置されたデマンド計により、1 ヶ月間の電力デマンドの最大値（最大デマンド値）を記録し、その月を含めた過去1年間において、月の最大デマンド値の最も大きな値が契約電力となり
基本電力料金の計算に使用される。
多くの需要家では、契約電力を超過しないように電力デマンド監視が行われている。電力デマン
ド監視では、常に電力デマンド値を計測し、予め設定した目標値を超過しそうになると警報を発信

従来の電力デマンド予測手法

予測電力 [kW]=現在電力 [kW]+∆増加量[kW/分]
×残り時間 [分]（1）

し、負荷設備を停止するなどの対策を講じる。電力デマンドが目標値を超過するか否を判定するた
めには、電力デマンドの予測が必要であるが、電デマンド超過と判定する。線形近似では、増加量が一時的に大きく変化すると予測が外れやすくな
る、残り時間が短いと予測が当たりやすくなると

力デマンド予測に誤差が生じる場合、間違った警報判定がなされる。その結果、使用電力が目標値に達するにも関わらず警報が発信されずにデマンドが超過する、もしくはデマンドに余裕があるにいった特徴が推測できる。なお、本検討では1分毎に線形近似による予測が実施される状況を想定する。

も関わらず警報が発信され不要な負荷抑制を行ってしまう問題がある。特に、一時的かつ過大な電力負荷の増加時に、不要な警報通知と負荷設備の3 AI による電力デマンド予測方法
3. 1 適用したAI手法

抑制を実行する可能性が高い。
このような不要動作（警報通知や負荷設備の出力抑制）を避けるため、特定の時間帯は警報を発

電力デマンド予測を行うAI手法として、アル
ゴリズム作成の容易さや学習に要する時間を考慮
し、ニューラルネットワーク（NN）、およびラ

信しない等、警報判定には様々な条件が加えられる。しかし、電力デマンド予測の精度向上は取り組み段階であり、予測手法を改良した製品はまだ

ンダムフォレスト回帰（RFR）の2種類の手法を採用した。これらはpythonの無償で使用できるライブラリ「chainer」もしくは「scikit-learn」
を用いて構築した。線形近似と同様に1分毎に予ほとんど見られない。そこで当社では、予測精度の向上を目的として、電力デマンド予測をAIで行う独自の検討を実施した。従来の予測手法と2種類のAI手法を比較し、AIの有効性と、AIの適切な活用方法を明らかにした。

2 従来の電力デマンド予測方法
従来の一般的な電力デマンド予測は、図1および（1）式に示す線形近似による予測である。図1
はデマンド時限内の時刻経過に対する電力デマン
ドの推移を表している。電力デマンド予測とは、
図におけるデマンド時限30分の電力デマンド（予測電力）を予測することである。予測電力があらかじめ設定した目標電力を越えている場合、電力
12図1測を実施する。

3. 2 入出力データ
AIに用いる入出力データの項目を表1に示す。
データは全て1分値である。
入力データは、実際の電力デマンド監視において予測時に用意可能なデータである必要がある。
この点に注意しながら、線形近似で用いるデータ、
および暦や外気温、設備の消費電力など、線形近似では考慮できない要素を入力データとした。さらに、線形近似による予測結果も入力データに加えた。
用意した入力データをAIに適した形式にするた
め、学習の前に、文字列のデータは項目を0か1で表現するカテゴリ化を、数値データは(2)式に技術研究開発部
研究開発グループ／棚橋 優にはこれらの前処理を行う関数も含まれている。
Z＝（データ値－データ群の平均）（2）
データ群の標準偏差(1) 物件ごとの検証結果
各物件における予測時点別の絶対値誤差率の中央値を図2に示す。予測時点が予測対象の30分に近づくほど予測誤差は小さくなる。

ＡＩによる電力デマンド予測技術の開発

示す標準化を実施した。ライブラリ「scikit-learn」

物件Aでは、予測時点0分～20分で、AIの誤差

4 電力デマンド予測精度の比較検証
4. 1 検証手順と対象とした物件AI手法であるNNおよびRFRと、従来手法である線形近似の3手法による予測を行い、それぞれの予測精度を評価した。
初めに、表2に示すように、入出力データを評価データと教師データに分類した。評価データは曜日が偏らないように、全体から一部を抽出したデータである。残りの教師データはAIが学習を行
うためのデータである。線形近似を含む全ての予
測は評価データで実施する。対象とした物件は、当社の事務所ビルである教育センター（物件A）、
本店本館（物件B）、安全創造館（物件C）の3件である。表3にAIに用いた各物件のデータ取得期間を示す。また、各AI手法のハイパーパラメータは、試行錯誤により表4に示す値とした。

4. 2 予測時点別の検証結果
実績値に対する予測誤差の大きさを評価するため、3手法による予測結果を、(3)式に示す絶対値
誤差率に換算し、デマンド時限内における予測するタイミング（予測時点：0分～ 29分）別に整理した。例えば、
予測時点0分の場合は30分先を、予測時点が10分の場合は20分先の電力デマンドを予測することを意味する。
絶対値誤差率[％]＝

出力
データ

Bのデータ不足が考えられる。NNとRFRを比較すると、RFRの誤差率の方が全時刻の中央値で0.25%小さかった。
物件Cの全体的な誤差率の大きさは、物件Bと同程度である。物件Cでは、予測時点0分～ 20
分で、AIの誤差率の方が小さい。特に予測時点0分におけるRFRと線形近似の誤差率の差は、本検証の中で最大となった。物件Aよりも誤差率改善の余地があり、物件Bよりもデータ数が多く、AIの効果が大きく表れたと考える。NNとRFRを比較すると、RFRの誤差率の方が全時刻の中央値で0.36%小さかった。
(2) 予測時点別のAIの評価
線形近似とAIを比較すると、予測時点が小さい
場合（デマンド時限開始直後）は、AIの予測精度の方が良い。一方、予測時点が大きい場合（デマ
表2

入出力データ

データ項目
現在の電力デマンド[kW]
1分前からの電力デマンド増加量[kW]
現在の月
現在の時
現在の曜日（平日または休日）
現在の気温[℃ ]30分前の電力デマンド[kW]
需要家設備の消費電力[kW]前デマンド時限の電力デマンド[kW]線形近似（従来手法）による予測値[kW]電力デマンド[kW]（予測対象）

評価データと教師データの分類

分類
選定方法
評価データ 毎月1日、11日、21日
教師データ 全データから評価データを除いたデータ
表3

予測値[kW]－実績値[kW]×100 （3）
実績値[kW]

表1

入力
データ

率の方が小さい。NNとRFRに大きな差はなかった。
物件Bは、物件Aよりも全体的に誤差率が高い
特徴がある。物件Bでは、予測時点0分～10分で、AIの誤差率の方が小さい。物件Aよりも線形近似と比べAIの精度が悪くなったが、この理由は物件

物

対象物件のデータ数件

A

教育センター（クリエイトホール含む）

B

本店本館

C

安全創造館

表4
手法
NN
RFR

データ数
2007年1月1日～ 2018年12月31日（12年間）
2019年1月31日～ 2019年11月27日（約10か月間）
2018年1月1日～ 2019年12月31日（2年間）

AIのハイパーパラメータ

項
目
隠れ層の数
ノード数
決定木の数
決定木の最大深さ

パラメータ
1
30
50
50

13

ＡＩによる電力デマンド予測技術の開発
図3

時刻別の受電有効電力と誤差率（物件A）

日中の受電有効電力が最大となる時間帯や、夕方以降において、線形近似よりRFRの誤差率の方が小さい。特に7時と21時でRFRと線形近似の誤差率の差が大きくなり、7時ではRFRの方が
図2

物件ごとの絶対値誤差率の中央値

ンド時限終了間際）は、線形近似の方が良い。よって、予測時点によって線形近似とAIを使い分けることで、予測精度を従来よりも向上できる。
NNとRFRを比べると、RFRの方がNNと同等以上の予測精度を示した。

4. 3 時刻および月別の傾向分析
データ量の多い物件Aの検証結果を用いて、誤差率の時刻別および月別の傾向を分析した。分析
対象は誤差率が小さかったRFRと線形近似による誤差率とし、RFRが有効と思われる、予測時点0分～19分の20データの中央値を、1時間毎および1ヶ月毎に集計した。
（1）時刻別の傾向分析
図3に1時間毎に集計した受電有効電力の最大値と平均値、および誤差率の中央値を示す。
14

1.8%小さい。7時と21時で受電有効電力が急変しており、このような時間帯では線形近似では予測が難しいが、RFRは精度良く予測ができることが分かった。
休日は、平日と比べRFRの誤差率は大きくなり、
8時 ～11時では線形近似の誤差率の方が小さくなった。しかし、夕方以降の時間帯では、RFRの誤差率が小さくなった。受電有効電力の変動が単調であるとき、線形近似とRFRの差は生じにくく、線形近似の誤差の方が小さくなる場合も多いことを確認した。
（2）月別の傾向分析
図4に1ヶ月毎に集計した受電有効電力の最大値と平均値、および誤差率の中央値を示す。平日
では、年間を通してRFRの誤差率の方が小さい。
特に1月で線形近似とRFRの精度に1.0%の差が生じた。受電有効電力が最大、すなわち年間の電力デマンドがピークとなる8月では、他の月に比べRFRの誤差率は大きくなったが、線形近似より

ＡＩによる電力デマンド予測技術の開発

5 おわりに
電力デマンド監視の精度向上を目的として、電力デマンド予測に対してAIを適用した。AI手法であるNN、RFRと、従来手法である線形近似の3手法で検証を行った結果、予測する時間がデマン
ド時限開始直後であるほどRFRの予測精度が高い
ことを確認した。一方で、デマンド時限終了間際
は線形近似の予測精度が高いことを確認した。従って、実用上は、予測時点に閾値を設け、予測するタイミングに合わせてRFRと線形近似を使い分けることが効果的である。また、平日の朝や夏季
および冬季といった電力ピークが発生しうる場面
において線形近似よりもRFRの精度が高く、電力
デマンド予測手法としてRFRが有効であることを確認した。
今後は、対象とする物件や学習に用いるデータ
件数を増やして検証を進めていきたい。特に、本検討目的の１つである不必要なデマンド警報を防
図4

月別の受電有効電力と誤差率（物件A）

も0.4%小さかった。これは、電力デマンドに年間ピークが生じやすい夏季や冬季において、RFRが有効であることを示している。
休日では平日と傾向が異なり、2月～ 5月、7月、10月、11月で線形近似の誤差率の方が小さくなった。特に中間期に両者の差が広がり、4月は線形近似の誤差率が1.0%小さくなった。

ぐ効果は、生産効率の向上に寄与できる点から、事務所よりも工場の方が大きいと考えられる。
ビジネス展開としては、本システムを当社のエ
ネルギーマネジメントシステム（EMS）である
ToEMSに独自機能として搭載することで、他社のEMSとの差別化を行う。そして、電力デマン
ドに関する悩みを持つお客さまに対してToEMSを提案していくことで、新規顧客の獲得や、既存のお客さまとの信頼の強化を目指す。

（3）傾向分析によるAIの評価
RFRと線形近似の誤差率を分析した結果、平日の7時や、夏季および冬季など、電力ピークが発生しやすい場面で、RFRの予測精度が高い。一方、休日や中間期など、受電有効電力が小さく、変化が単調な場面では、線形近似の精度の方が高くなる。
本検討の目的は、AIによる電力デマンド予測により、精度の高いデマンド監視を実現させ、必要なデマンド警報を発信し、不必要なデマンド警報を防ぐことである。この場合、重要となるのは電力ピーク時における電力デマンドを、高い精度で予測することであるため、今回の結果は目的に合う結果である。従って、RFRは電力デマンド予測手法として有効といえる。

15

金属加工工場のスカム減容化技術の開発
金属加工工場のスカム減容化技術の開発

1 はじめに

工場A廃液サンプル各種

多くの金属加工工場では、切削・研削などの生産工程で様々な潤滑油や加工油等を使用し、品質や生産性の向上を図っている。使用後の廃液は、環境へ悪影響を及ぼさないよう適正に処理する必要がある。廃液は産業廃棄物（以下、産廃）として外部業者に委託して処理するが、工場によっては各種廃液を集め、油水分離槽で静置・比重分離
することで、大まかに油と水に分け、油は有価物として活用し、水は自社設備で処理する。
ここで、各種廃液を油水分離槽内で静置した後の分離状態のイメージを図1に示す。油（浮上油）、
水（含油排水）の2層のきれいな分離でなく、その中間に、様々な物質が結合したスカム層が形成されることがある。
スカムは、浮上油や含油排水の一部とホコリ・
ゴミ、金属くず等が複雑に結合した難分解性物質
であり、凝集分離などの一般的な場内排水処理による容積削減（減容化）が困難である。従って、
スカム全量が産廃となることが多い。このようなスカムが生成される工場では、産廃処理にかかる費用を削減するため、さらには企業の環境意識の高さをアピールするため、場内処理可能なスカム
減容化手法が望まれている。
これを解決すべく、産廃処理費用削減に寄与する場内利用可能なスカム減容化手法を開発した。

図１

金属加工工場の油水分離槽内の様子

2 スカム生成原因の検討
金属加工工場Aにて、スカムの生成原因を検討した。
油水分離槽内に投入される前の各廃液の排出箇
所で廃油・排水を採取し、それぞれ混合してスカム生成との関係を確認した。使用した廃液サンプ
ルを表１に示す。
16

表1

検討の結果、水溶性切削油、床洗浄剤、浮上油を混合撹拌した場合に、エマルジョン（乳化物）が生成されやすいことを確認した。エマルジョンとは、油と水が物理的あるいは化学的に結合した状態を指す言葉であり、水溶性切削油や床洗浄剤などに含まれる界面活性剤が存在することで、生成されやすくなる。
工場Aのスカムは、エマルジョンの一種と考えられることから、エマルジョンの減容化も含めて
スカム一般の減容化手法を調査した。

3 スカム減容化手法の評価
3. 1 既存のスカム減容化手法の調査
既存のスカムあるいはエマルジョン廃液の減容化手法を調査した。表2に主な減容化手法と処理のメカニズムを示す。
表2
手

従来法および新規スカム減容化手法

法

概

要

凝集分離法

凝集剤を添加し、スカムを大きな塊にして分離回収する。

pH調整法

pHを強酸性または強アルカリ性に変化させることで、エマルジョン結合を分解し、油と水に分離する。

高温処理法

スカム温度を高温にすることで、結合を分解し、油と水に分離する。

膜ろ過法

スカムの通過しない孔サイズの膜を用いた物理的なろ過により、スカム中から水分を分離する。

ファインバブル法

スカムに微細な気泡を付着させ、スカム粒子を浮上分離する。
スカムに特定周波数の振動を加えるこ

超音波処理法 とで、スカムの結合を分解し、油と水に分離する。

凝集分離法、pH調整法、高温処理法は既存の減容化手法である。これらは、スカム中に含まれる不純物が多いほど、消耗品やエネルギーを多く使用し、広い設置スペースも必要となる。従って、イニシャルコスト、ランニングコストの増大が問

技術研究開発部
研究開発グループ／加藤 勇治なお、含油排水は、通常、蒸発濃縮や生物処理

処理法[2]は、比較的新しい減容化手法である。

などの一般的な含油排水処理設備により適正に処理される。スカム減容化により分離された含油排水も、排水処理装置の適用範囲内であり、特別な

3. 2 スカム減容化効果の比較処理は必要ない。

本研究では、比較的新しい手法３つを選択し、ラボスケールの試験装置を用いて各手法の性能を比較評価した。その結果を表3に要約する。超音波処理法が、最も短時間で高い減容化効果を示したため、これをスカム減容化装置開発のための基本手法に決定した。
表3

ファイン
バブル法

超音波
処理法

減容化効果

高い

高い

非常に高い

処理速度

非常に遅い

遅い

速い

装置価格

高価

安価

やや高価

総合評価

△

○

◎

法

5 フィールド検証
5. 1 最適な超音波処理条件の選定
スカム減容化に最適な超音波処理の条件を探る
ため、工場Aをフィールドとして、図3に示す小型テスト機で試験を行った。

各減容化候補手法の性能比較
膜ろ過法

手

金属加工工場のスカム減容化技術の開発

題となる。
また、膜ろ過法[1]やファインバブル法、超音波

4 超音波を用いたスカム減容化の原理
超音波処理によるスカム減容化効果は、未知の部分も多いが、図2のように考えた。
容器内のスカムに超音波を照射すると、スカム
中にキャビテーション（注1）が発生し、スカムの持つエマルジョン結合およびスカムと他物質間の結合を破壊する物理的作用が生じる。その結果、スカム中に保持されていた水分が分離し、比重差により容器下方に集まって、含油排水層を形成する。
（注1）: 水中での超音波の振幅により、微細気泡の発生・消滅が繰り返し行われることを、キャビテーションと呼ぶ。特に消滅する際、大きなエネルギーが発生し、周辺の様々な物質を分解する効果をもたらす。[3]図3フィールド設置時の小型テスト機試験に用いたスカムは、スカム性状の日々の変化に対する適用性確認を考慮し、現場の油水分離槽（図3左側概略図参照）から手動ポンプとホースを使ってアクリル水槽へ直接採取した。
超音波の周波数および出力、処理時間等を表4のパターンで組合せてスカムへ適用した。ただし、フィールド試験に使用した超音波振動子は単一周波数しか発生できないため、周波数の最適化のみ
ラボ試験にて検証した。処理後のスカムに対し、(1)式で定義した削減率を評価指標として、最適な超音波処理の条件を求めた。
削減率[%]={処理前スカム容積[L]-処理後スカ
ム容積[L]}÷処理前スカム容積[L]×100 …(1)
表4
条

件

周波数

図2

超音波によるスカム減容化イメージ

超音波条件の組合せ
試験パターン
25kHz, 40kHz, 100kHz（ラボ）

出力300W, 450W, 600W

処理時間30分, 45分, 60分, 120分

17

金属加工工場のスカム減容化技術の開発

図4に、スカムを40kHzで60分間処理した試
験前後の様子を示す。処理後のスカムは、水槽の中央付近まで分離しており、大きく減容化できていることがわかる。
試験結果から、超音波処理の最適条件を次の通りとした。
周 波 数 は、 ラ ボ で の 検 証 に よ り40kHzと した。25kHzは 減 容 化 効 果 に ば ら つ き が 生 じ、
100kHzは同じ効果を得るのに長時間処理を必要としたためである。
最大の減容化効果を得られる出力と処理時間を、フィールド検証により確定させた。具体的には、スカム30Lに対し、出力600W、処理時間60分とした。これらの条件による14回の試験のスカム平均削減率は40%に達した。

図4

傾斜は振動子上面での分離促進を、かさ上げは減容化後の振動子位置の確保（分離した含油排水
中への埋没抑制）による性能向上を期待した。
改良案の効果を確認するため、傾斜とかさ上げの条件を変えて試験した。試験条件は、傾斜は0～ 25度、かさ上げ高さは24 ～ 38mmとした。
各設置方法における超音波処理時間とスカム削
減率 の 関 係を図6に示す。 この 結 果から、 傾 斜設置による削減率向上効果は見られたが、かさ上げによる効果は確認できなかった。最終的には、 傾 斜 は15 ～ 20度、 か さ 上 げ は 底 面 か ら
高さ24mm以上（このとき、振動子と液面の距
離は80mm程度）とした。ただし、装置構成に
より、振動子と液面の距離が50mm以内および100mm以上では性能低下を示すため、この範囲内を適正条件とした。
以上の改良試験の結果を基にスカムへの超音波の照射条件と設置方法の工夫等を取りまとめ、当社の独自手法として確立した。

超音波処理前後のスカムの様子

5. 2 超音波振動子の設置方法の改良
約4 ヶ月（試験頻度：週2日、日３回程度）に亘るスカム減容化検証の結果を踏まえ、性能向上に寄与する独自性確立を目指し、超音波の照射方法などの改良策を検討した。スカムへの照射方向やスカム中への障害物設置など、いくつかの改良方法を考案し、簡易試験を行った。結果を基に、図5に示す超音波振動子の設置方法を、独自手法に選定した。

図6

各設置方法による削減率の推移

6 実大試験機による検証
6. 1 実大試験機製作
実機製作に必要な機能の確認を目的として、実大試験機を製作した。製作時の仕様は、下記のフィールド検証結果を基に構築した。
・超音波条件：40kHz, 600W, 60分
・処理水槽：30L＋10L(液漏れ対策)=40L

図5

超音波振動子の設置の改良方法

・連続処理：60分処理×日複数回の自動制御
・スカム供給：高粘度対応で異物通過径が大
図7に実大試験機の外観写真を示す。超音波処
理のON/OFF以外にも、流路切り替えやタイマー

18

した。

タの収集を行い、本装置の適用性確認と金属加工業以外の分野への適用可能性を探索する。

6. 2 課題と対応

謝辞

実大試験機を検証した結果、確認された課題とその対応策を表5に示す。

本装置の開発には、空調管統括部、岡崎支店営
業部空調管工事グループの皆様から多大なご協力

表5

実大試験機動作時の課題と対応策

課

題

スカム温度上昇対策（やけど防止）対応策

作業効率化に伴う時短処理での温度上昇抑制超音波処理後、排出時
静電容量式レベルスイッチの適の濃縮スカムと含油排水用による自動分別機能追加の分別精度向上

スカム性状変化に対 営業展開後のサンプルテストによる検討
する削減率安定化

金属加工工場のスカム減容化技術の開発による操作を自動化するためにシーケンサを搭載を頂きました。記して謝意を表します。
【参考文献】[1]小林信介、早津祥秀、板谷義紀、加藤勇治、セラミックフィルターを用いた旋回式クロスフローによる切削排液の油水分離、廃棄物資源循環学会論文誌、Vol.29, pp.219 ～ 236, (2018).
[2]特開2003-003175、混合廃油の改質方法及び混合廃油による省資源方法、前川製作所株式会社.
[3]本多電子株式会社 産業機器事業部「超音波」洗浄機・応用機器・計測機器 総合カタログ, pp.7 (2018).

6. 3 最終装置仕様とコスト削減効果
前述の課題の対応を反映した最終的な装置仕様
を表6に示す。装置導入コストは適用先の状況により変化するが、工場Aの産廃処理費は、装置導入前は年間90万円程度だったが、導入後は50万円程度まで削減できる試算結果が得られた。

7 開発装置の展開方法
本装置のために開発した独自の超音波照射手法
は、特許を出願した。今後の本装置の展開は、排水処理を専業とする企業と提携して進める。営業
活動は提携企業が主に行い、営業先企業への装置の適用性は、当社が協力して確認する。確認後は装置仕様を定めて、提携企業から装置製造企業へ
設計製作を委託し、設置工事等含め提携企業が施図7工するが、その際に当社は実施料収入を得る形で考えている。今年度から試行的に営業展開に取り組み、客先ニーズや営業面の課題などを抽出する予定である。

表6
項

実大試験機

スカム減容化装置の最終仕様

目

仕

様

超音波振動子

投込み式振動子

超音波発振器

周波数：40kHz, 出力：600W

処理水槽

処理部：30L,予備部：10L（液ハネ, 漏れ対策）

8 おわりに

架台

材質：SUS304

制御盤

タッチパネル表示,シーケンサ制御含む

金属加工工場の産廃削減に寄与するスカム減容

配管部品

配管材質：SUS304, バルブ：エアー複作動式電磁弁

ポンプ

ダイヤフラムポンプ, 流量：10L/min以上

静電容量式レベルスイッチ

パイプライン型, アンプ分離タイプ

ドレンパン

水槽満水程度を受けられるもの（40L程度）

水槽フタ

材質：透明アクリル

温度計測

センサ：熱電対, 計測場所：水槽壁面

水槽窓

材質：強化ガラス化装置を開発した。これにより、金属加工工場の産廃費用削減を実現するとともに、産廃量の削減
による環境性向上にも寄与し、SDGsにも貢献する。
今後は様々な工場のスカム類に対して、実デー

19

装柱用専用台車の開発
装柱用専用台車の開発の作成）。この分析結果によると、工事の約半分

1 はじめに（46％）は電柱の上（柱上）で実施する作業では架空配電部門では、これまで高い技術と豊富な無く、地上作業であることが解った。また、地上経験を持つ熟練技術者が工事現場を支えてきた。

作業の主な内容は資材の組立て作業であった。

しかし今後、労働力人口が減少するため、従来どおりに人材を確保・育成して工事することが困難

具体的な作業工程と作業工数の分析は以下のとおり。

になる恐れがある。そこでTPS手法（トヨタ生産
方式）を用いて、少ない要員数で容易に作業ができるよう、工事方法を抜本的に変える“かいぜん”に取り組んでいる。
高度成長期に建設した配電設備の経年劣化が進
み、今後、既存の電柱の建替工事が増加する見通しがあるため、今回、新工具を開発し、電柱建替工事に伴い発生する高圧電線移設工事※のかいぜんに取り組むこととした。
※高圧電線移設工事とは、電柱の支障等により旧

図1

作業工程（抜粋）

表1

作業工数の分析

柱を新柱に建替える工事に伴い、既設の高圧電線を新柱に移設する工事。

（2）作業における課題
ア．資材の積み降し、積み込み、運搬
現場到着後、技術者が資材を資材運搬車から降

写真1

高圧移線工事の現場

2 現状の把握（1）作業の分析
TPS手法に則り、高圧電線移設工事についてできる限り細かい単位時間に細分化し、技術者毎の作業を表で視える化した（TPS手法における表準20

写真2

資材の積み降し、運搬

配電本部 配電技術部
工法・用品グループ／北野 慎二配電本部 配電技術部
工法・用品グループ／浅井 義男

配電本部 配電技術部
工法・用品グループ／鈴木 建生装柱用専用台車の開発

し、作業を行う電柱まで何度も運搬している。この運搬は人力で行うため、運搬できる量に限りがあり何度も往復している。
イ．資材の吊上げと組立て
電柱付近まで運搬された資材については、資材をウインチやロープにより吊上げ、技術者が柱上で資材の組立てを行う場合がある。なお、柱上で組立てを行う場合は、吊上げ回数も多くなり、作業途中に資材を落下させるリスクがある。

写真3－3

資材の地上組立て

また、柱上作業中の電柱直下は危険なため、資材の組立ては電柱から離れた場所で行うが、組立てた資材は大型化、重量化するため、電柱まで技
術者２名以上で運搬している。

写真4

大型化・重量化した資材の運搬（3）かいぜん案
写真3－1

資材を吊上げている状態

地上で資材の組立てをし易くするため、専用の組立台を作成することとし、かつ、作業台にキャスターを取付け、一人でも運搬可能な「装柱用専用台車（以下、専用台車という）」を開発することとした。また、資材の組立て作業については、専用台車を用いて外段取り（今回の場合は、事業場での組立て作業）を行うこととし、組立てたま
ま資材運搬車で運搬できる仕様を目標とした。

写真3－2

資材の柱上組立て

このため、地上で資材を組立て、一括して柱上

3 試作品の作製（1）新工具の開発コンセプト
目標を達成するための専用台車のコンセプトに吊上げ電柱に取付けることで吊上げ回数は少な

は、以下のとおり。

くなり、作業途中に資材を落下させるリスクも少①資材を安定した姿勢で組立てできる。

なくできる。但し、地上で資材を組立てる場合は、②組立てた資材を容易に運搬できる。

組立てスペースを確保して資材を地上に置いて行③資材を組立てた状態で、そのまま吊上げできる。

うため、作業姿勢が低くなり腰に負担がかかる。

④資材運搬車に積載できる大きさとする。
21

装柱用専用台車の開発（2）試作品１号の作製専用台車の開発にあたり現場技術者、自らが、（1）仕様概要
専用台車の仕様は、表2のとおり。

既存の資材、部品を組み合わせて試作品を作成し表2て形状を把握した。しかし、台車の幅が狭く、大専用台車の仕様

小様々な資材の重心位置を把握して組立てしなけ
れば、資材が転倒する恐れがあることが分かった。

写真5

試作品1号の資材組立て状態（2）試作品２号の作製
試作品１号の結果から、台車を分離する仕様に変更した結果、任意の幅に調整することで大小様々な資材を組立てたとしても、資材が転倒する恐れが無くなった。

写真6

試作品2号の資材組立て状態

4 専用台車の開発
これまでの試作品の結果および、開発コンセプ
トを基に、製造メーカーとの協同で専用台車を開
発した。
22

（2）特徴
専用台車の特徴は、表3のとおり。
表3

専用台車の特徴

装柱用専用台車の開発

5 かいぜんの効果
開発した専用台車を使用して、事業場での資材組立て作業を行い、高圧電線移設工事を施工することで、作業全体の作業工数を削減可能とした。
なお、従来の地上技術者については、作業経験の少ない若年層の技術者が担うことが多く、専用台
車を用いて事業場で資材の組立て方法を指導する
ことにより、作業経験の少ない技術者の早期育成にも繋げることが可能と考える。
また、これに加え柱上作業において工法のかいぜん、工程の組替えを行い作業工数を削減可能とした。
具体的な作業工程と作業工数の分析は以下のとおり。

図2

作業工程（抜粋）

23

装柱用専用台車の開発

表4

作業工数の分析（2）現場試行結果（抜粋）
試行結果の内容は、以下のとおり。
・ 資材の組立て・運搬がし易い。
（6事業場）
・ 資材の組立てを事業場で事前に実施することで、現場での組立て作業がなくなり約10 ～ 20分
短縮した。
（6事業場）
・ 組立てた資材を使用することで、工事によっては技術者1名削減できると感じた。
（1事業場）
・ 傾斜地では、専用台車の運搬は困難であった。
（1事業場）（3）現場試行のまとめ
各事業場の試行結果は、概ね良好であることが分かり、高圧電線移設工事以外の工事についても約10 ～ 20人・分の作業工数の削減や技術者

工事全体の作業工数は、かいぜん前268人・1名削減の効果を期待できることも解った。しか分（4人作業）から192人・分（3人作業）とな

し、傾斜地における専用台車の運搬がし難いなど、った。地上作業は工事全体の約46％から約35％

様々な現地状況に対応させる必要があることと、（▲11％）へ削減する事ができた。

資材運搬車にて専用台車を運搬する際、積載スペースが多く必要となるため、他の必要資材を積載

6 専用台車の実用性評価

することができない課題も浮き彫りとなった。

（1）現場試行
専用台車を実際の工事現場で使用できるか確認するため、6事業場において現場試行を実施した。

写真8
写真7

24

工事現場での使用状況

専用台車の積載状態

装柱用専用台車の開発

7 今後の展開
試行結果から解った課題を解決するため、専用台車を高所作業車に積載可能とすることで、専用台車を運搬することなく、高所作業車を設置して、組立てた資材をそのまま柱上に吊上げ作業する事を検討している。
現在、改良した高所作業車を活用した実用性評
価を2事業場において実施している。

写真9

専用台車を高所作業車に積載

8 おわりに今回の開発において、ご協力をいただいた名伸
電機株式会社さま、内田鍛工株式会社さま、株式会社美貴本さま、株式会社エヌビーさま、ならびに試行事業場の皆さまに感謝いたします。
25

ダクト風量測定方法の効率化支援ツールの開発 その２
ダクト風量測定方法の効率化支援ツールの開発

1 はじめにダクトで構成される。風量はインバータで20Hz

空調、換気設備工事では、風量測定・調整を実施し、風量不足やアンバランスによる機能不足を防止する。現場での風量測定は、空気調和・衛生工学会の多点測定法(SHASE-S 117 2017)に基づき実施しているが、現場では次の要件を満たすことができる、より簡便な測定方法が求められ～60Hz及び商用60Hzでの調整が可能である。
（2）安全創造館
安全創造館3階のダクト系統を図1に示す。ダクトルート形状は櫛形になっており、吹出し口はアネモ型吹出し口（#20×5台）、VHS型吹出し口（300×200mm×11台）が取り付けられている。
風量は系統ごと及び器具ごとに調整可能である。

ている。
（1）測定者による差が小さく市販のフード式風量計と同等の測定精度を有した風量測定ができること。
（2）安価・少人数・短時間で測定および調整ができること。
この実現を目的とし、空調管部門の働き方改革を進めるため、昨年に続きダクト系の「風量測定」「風量調整」の効率化手法を検討した。

その２

昨年度は、アネモ型吹出し口を対象とした市販のフード式風量計と同等の風量測定精度を有した
簡易フードについて報告した。
今年度は、アネモ型吹出し口以外の制気口にも対応可能とするための簡易フードの改良と風量調
整作業の省力化手法を検討したので報告する。

2 測定概要図1

安全創造館ダクト図面（単位:mm）

3 風量測定手法の検討・検証
今年度の風量測定手法の検討は、図2の順序で行った。
3.1以降に、検討した内容を報告する。

2. 1 測定機器概要
表1に、今回測定に使用した風速計、風量計を示す。風速計はBluetooth等で情報端末機器内のアプリと接続可能なものとし、測定値は現場施工管理用アプリ(スパイダープラス)で集計した。風
量計③の値を測定精度比較の基準とした。
表1

風速計・風量計仕様

番 号
方 式
測定範囲

風速計①
風速計②
熱線式
熱線式
0 ～ 30m/s
0.01 ～ 30m/s±0.1m/s+計測値±指示値の2%か
測定精度の5%0.05m/sの大きい方

風量計③
フード式
40 ～ 400m /h
3±3%rdg+12ｍ /ｈ
3

2. 2 測定設備概要

風量測定手法検討と改良型フード検証

昨年度同様、愛知工業大学旧2号館の実験設備

3. 1 フードの改良および昨年度フードとの比較

及び安全創造館で実際に使用されている設備で測定を行った。

昨年度のフードは900×1800mmのプラダン3枚からフードを2つ作成できたが、直管部部材4辺を連続して設けることができなかった。それに（1）愛知工業大学実験装置
愛知工業大学旧2号館の実験設備は、アネモ型
吹出し口と風速測定口を水平部と垂直部に有する
26

図2

対し改良型フード案は900×1800mmのプラダ
ン3枚からフードを2つ作成でき、直管部部材4

空調管本部 空調管統括部
技術グループ／前田 隆弘良く、強度も高い。改良型フード案の形状と改良
点を図3にまとめた。今回、新たに製作した改良型フードと昨年度のフードで測定風量を比較した
結果、風量差は3%程度と小さいことを確認した。

仁

測定位置により風速が大きく異なる。
拡散性の低いVHS型吹出し口の測定でフードを利用すると、フード縮小部の側面に気流が当たらず、フード下部内においても風速の偏りが改善されずに
風速測定位置で大きな風速が検出されたと考えら

ダクト風量測定方法の効率化支援ツールの開発

辺を連続して設けることができるため作成効率が技術研究開発部
研究開発グループ／成瀬

れた。VHS型吹出し口で正確な風量を測定するには、フード内の風速を均一化する必要がある。

図5
図3

改良型フードのサイズと変更・改良点

3. 2 風速計特性検証

図4

風速計測定精度比較と風量計③測定結果

3. 4 アタッチメントの作成・検証
安全創造館での改良型フードの風量測定精度の検証結果より、VHS型吹出し口で測定精度の低下が確認された。そのため、フード直管部中心1点での測定を可能とするアタッチメントを検討
し、案1大、案1中、案1小、案2大(グリーンネットを取り付けたもの)、案2大(網戸を取り付けたもの)、案2、の計6種類を作成した。図6、7にアタッチメントの概要を示す。

図6

アタッチメント案1概要図

図7

アタッチメント案2概要図

その２

愛知工業大学にて2種類の風速計の特性確認を行うとともに、風量計③との風量差を比較した。
測定は、アネモ型吹出し口を使用し、商用60Hz
及 び イ ン バ ー タ 制 御 に よ る10Hz刻 み の20 ～60Hzで実施した。測定結果を図4に示す。測定
結果より風速計②では周波数(風量)の変化に関わらず安定した結果が得られたが、風速計①では風量が約1100m3/h(風速5m/s)以上で測定精度が低下した。これより、以降の測定では風速計②の結果について報告する。

VHS型吹出し口の多点計測結果

3. 3 改良型フードの精度検証
改良型フードの風量測定精度を検証するため、安全創造館で、改良前後のフードと風速計②、風量計③を用いて測定した。フードを用いた測定風
量は、フード中心1点のみで測定した30秒間の平均風速により算出した。風量を比較した結果、ア
ネモ型吹出し口では、フード改良前後ともに、風量計③との風量差は±15 ～ 20%の範囲内であったが、VHS型吹出し口では風量計③との差が±12 ～ 36%に拡大した。この理由の考察のために、VHS型吹出し口の風速を測定した。図5に愛知工業大学にて、VHS型吹出し口を模擬するためアネモ型吹出し口のコーンを外し、風量をインバータ周波数30Hzとして、改良型フード直VHS型吹出し口の直下での風速測定結果を示す。

管最下部9カ所で風速を測定した。図8に各アタ
27

ダクト風量測定方法の効率化支援ツールの開発

ッチメントでの風量算出結果の箱ひげ図を示す。

バラツキが生じたが、風量計③との差はいずれも

図8よりアタッチメント案1中、小を用いた測定では、9点の風量、すなわち風速のばらつきが小さくなった。この時の基準風量は645m3/hであ±10%以内であった。暖房位置では、アタッチメ
ント無しと案1小が風量計③との差が小さかった。

り、案1中、小が比較的近い風量を示した。

図10

図8

アネモコーン無の風量測定精度の比較

アタッチメント精度検証

3. 5 VHS型吹出し口でのアタッチメント精度検証

その２

作成したアタッチメントを用いて、安全創造館の定格吹出し風量500m3/h程度に調整したVHS
型吹出し口で、アタッチメントごとのフード最下部の風速を測定した。測定は改良型フード直管最下部を9分割し、それぞれの中心で測定した。図9に示す精度比較の結果より、アタッチメント案
1中、案1小では改良型フード直管最下部での風量（風速）の偏りが小さかった。

図11

アネモコーン有の風量測定精度の比較(冷房)

図12

アネモコーン有の風量測定精度の比較(暖房)

4 風量調整手法の検討・検証
図9

安全創造館

アタッチメント精度比較

愛知工業大学の実験設備にて、アタッチメント
案1中、小とアタッチメント無しで、風量を変え計算が可能であり、計算上使用されている部材種
類や風量、風速、ダクト寸法、動圧などの一覧表
示が可能である。計算結果例を表2に示す。この計算に使用されている計算式・数値は、建築設備て風量測定精度を確認した。風量は商用60Hzと、インバータ設定40、50、60Hzとした。測定位
置は、フード下端面から上部へ100mm上げたフ

設計基準、空気調和・衛生工学便覧などに使用されているものと同等である。静圧計算結果から各ダクト経路の抵抗値の偏りを確認し、風量調整箇

ード下部中心1点とした。
図10に周波数毎の基準風量とした風量計③との差を示す。アタッチメント無しと比較すると案
1中、小は風量計③との差が小さい。また、わず所や調整度合いの予測が可能であり、風量調整の効率化に有効と想定できる。

3. 6 アネモ型吹出し口でのアタッチメント精度検証

かではあるが、案1中より小の方が風量計③との差が小さくなった。
次に、アネモ型吹出口のコーンを冷房・暖房用の位置とした状態で、アタッチメントの有無による
風量測定精度を確認した。図11、図12に風量計③との差を示す。冷房位置では、周波数によって
28

総合設備CADには、ダクト図面作成後に静圧

表2

CADの静圧計算結果出力イメージ4. 2 CADの静圧計算結果と実風量との関係

CADを用いて風量調整を行う際に、すべての吹出し口での抵抗を一覧で見えるようにしなければな

CADの静圧計算結果と実際の風量測定結果に相関が見られるか確認した。実風量の測定についてはらない。しかし、CADの静圧計算機能ではExcel
出力する際に指定した吹出し口の抵抗値しか表示することができない。そのため、CADの計算結果

図1で示した安全創造館のVHS、アネモ型吹出し口の系統ダンパー及び個別シャッターを全開として測定を行った。吹出し口⑥については全閉となって出力を利用し吹出し口ごとの抵抗値を一覧表に示すプログラムをExcelのVBAにて作成した。Excel
シート内容を表3に示す。また、VBAの処理手順いたため測定しなかった。静圧計算では設計風量を用いた静圧を使用した。静圧計算結果と実風量測定結果を図14に示す。比較結果より、ダクト全体を図13に示す。表4には作成したツールを使用して一覧表示を行った一例を示す。一覧には、吹出し口の種類、区間番号、各区間での抵抗値、吹出についてはCADの静圧計算結果と実風量の関係は表れていないが、ダクトルートごとでみると抵抗が大きくなるほど風量が低下する傾向がみられた。

ダクト風量測定方法の効率化支援ツールの開発

4. 1 VBAを用いた抵抗一覧表の作成

し口までの区間抵抗計、抵抗計の最大最小値が出
力される。
表3

Excelシート一覧

図14

静圧計算結果と実風量との比較

その２

5 おわりにダクト系の「風量測定」、「風量調整」に対する効率化を目的に、昨年度に引き続き測定装置の開発を進めた。風量測定精度の検証の中で、開発した測定装置では、VHS型吹出し口で風量測定精度が低下することを確認したため、VHS型
吹出し口用のアタッチメントを開発した。アタッチメント案1中、小を用いることで、フード下端部での風速のばらつきが改善されることを確認した。また、案1中、小を取り付けた状態でアネモ型吹出し口の風量を測定しても、風量測定精度が

図13
表4

VBAの処理手順

VBA一覧表示の最終出力イメージ(一部抜粋)

低下しないことも確認した。フード内のアタッチ
メント形状は、フード作成時の作業性やプラダン
端材で作成可能な案1小を採用した。
風量調整では、風量(風速)と静圧(ダクト抵抗)の関係に着目し、CADの静圧計算機能を活用した静圧と風量の関係を実建物で検証し、静圧値が大きくなるほど風量が低下する傾向を確認した。
今後、「風量測定」では実物件での風量測定方法の運用評価を行い、「風量調整」では安全創造
館以外のダクトで静圧値と風量の関係を確認し、風量調整手法の検討を進める。
最後に昨年に引き続き、各種実験・分析にご協力頂いた愛知工業大学工学部建築学科河路研究室に深く感謝申し上げる。
29

施工担当者業務効率化への挑戦
施工担当者業務効率化への挑戦

1 はじめに建設業界では2024年4月1日から時間外労働の上限規制が適用される。建設業界では様々な業
務効率化が検討されてきた。最近ではロボットによる自動化で現場業務を代替する手段が考案されており、施工担当者業務の効率化や削減が重要な課題となっている。
当部署でもウェアラブルカメラの利用により時間外労働の削減と業務効率化に取組むなど様々な試みを行ってきたが、さらなる手立てが必要であり、新たな施策を行っている。今回効果的である施策を本稿にて紹介する。

2 現状と問題点

全施工担当者を対象にヒアリングをし、時間外労働に対する意識調査を行い、業務量以外の問題が潜んでいないか調べた。すると「顧客依頼に応えたいため、時間外労働による対応となっている」「社内外周囲の視線もあり、帰るに帰られない」という意見が見受けられた。
そこで施工担当者の業務量削減と、退勤時間の徹底を課題として、次の施策に取り組んだ。
１）「現場支援チーム」の発足
２）「PC自動シャットダウン」の搭載
具体的な活動内容について次項より述べる。

3 業務内容の調査
施工担当者業務のうち、遠隔サポート可能である業務を洗い出した。
（図２）

施工担当者の業務負担となっている業務を調査するため、業務内容を分類分けし、全体業務時間に対し各業務内容が占める割合を算出した。部署
内全施工担当者約200人を対象に1年間調査した結果のうち、中堅担当者を例に、円グラフにて図
１に示す。

図２

支援対象業務リスト

リストアップされた項目は計画書の作成や、図※小数点以下第2位を四捨五入しているため、合計値は100％になりません

図１

施工担当者の業務内訳

現 場 管 理：現地作業指示、朝礼、検査、パトロール、材料受入立会など
事務所内業務：図面・計画書作成、予算管理、
仕様書チェックなど
打 合 せ：所内打合せ、各種定例など
そ の 他：講習、客先挨拶、移動、休憩など

30

面検討など、当該現場従事者でなくとも最低限の情報さえ入手でき施工経験者であれば遠隔でも作成可能であると考えた。
そこで事務所内作業の負担軽減をするため部署内にて「現場支援チーム」発足し、現地の施工担
当者に代わり業務を担当する体制を整えた。メン
バーとしては現場竣工直後であり次の現場開始まで比較的余裕がある者など、施工経験者を配置した。
現場に従事している施工担当者側で現場内での中堅担当者を対象に考えた場合、施工担当者業

対応により時間外業務が多くなると予測される場
合に、依頼したい業務内容についてリストから選び、現場支援チームへ依頼するフローを用意した。

務の約６割を事務所内作業が占めていると把握できた。また同様の調査結果から、若手担当者は現
場管理業務の比率が大きくなり、現場所長クラス

現場支援チームへの支援依頼には「オーダーシート」を活用した。
（図3）依頼業務の内容を明確にするとともに、支援前後での効果の数値化を目

では打合せの比率が大きくなる傾向が見られた。

指した。

中部本部 内線部
技術グループ／神谷 純一

施工担当者業務効率化への挑戦

当部署では業務内容を把握するための、
「誰か
ら」
「何を」
「いつまでに」依頼されているかを管理できるようルール付した。
また事前に予定が把握できている場合を考慮
し、各月の前半・後半を一括で申請できるよう予
定表にて提出するようにした。
（図5）提出された予定表をもとに技術グループにて一括登録を行い、施工担当者による日々申請の負担軽減を目指した。
図3

オーダーシート

4 PC自動シャットダウンの導入
４. 1 意識調査
施工担当者の「帰りづらい」という気持ちからの開放と、時間外業務を抱え込まないよう客観的に判断できる手段として、PC自動シャットダウ
ン機能を各施工担当者のPCへ搭載する計画をした。効果は期待されるが、管理される側への心理的負担が懸念された。そこで施工担当者に対し導入に向けたヒアリングを行った。その結果9割以
上が「導入して欲しい」「導入するのは仕方がない」という意見であった。
「時間外労働の上限規制」
を遵守するため、さらなる手立てとして必要だと感じている。その他の意見としては反対意見ではなく、管理体制について不明瞭である点や、自動シャットダウンされると書類データ保存が心配、という声であった。こちらは導入に向け管理体制をシステム化し、入念に周知する必要があった。

４. 2 導入
当部署の施工担当者180名に対しPC自動シャットダウンさせるソフトを購入し開始した。

図5

時間外予定表当該ソフトではPC自動シャットダウン機能のみでなく、PCログイン時間と、ログアウト時間
も調べることが可能である。各担当者のログイン、ログアウト時間を集計することで各担当者の業務時間を調べることが可能となる。
これにより、次の効果が得られた。
１）シャットダウンされるため、時間外業務に対する明確な意識付け
２）急な依頼に対し所属長との都度調整を行い、「いまやらなければならない」という思い込みからの開放
３）PC自動シャットダウンを理由に帰りやすい環境作り

5 おわりに現場支援により施工担当者の業務負担は減る
が、一方で施工担当者の技術力低下が懸念される。
そこで当社では若手担当者を中心に施工担当者業

図4

承認フロー図施工担当者は所属長に業務内容とともにPC利
用延長時間を事前申請し、承認された場合は時間外での業務が可能となる。
（図4）

務に特化した教育を実施しており、技術力を補完している。今後も教育内容の見直し・充実させる
ことで技術力向上に取り組んでいきたい。
最後に、毎日大変な苦労をして現場に従事されている施工担当者と作業員の皆様に感謝するとともに、関係各所より多大なご協力を賜りましたことに深く御礼申し上げます。
31

次世代アンドンシステム構築の設計および開発
次世代アンドンシステム構築の設計および開発

1 はじめにFA関連機器は専用設計された機器が多く設備費が割高になることに加え、保全要員の縮小に伴い守備エリアが拡大し、より効率化が求められている。これまでの設備状態の把握は専用装置と大型モニタによるアンドンシステムであり、アンドン専用装置の割高感、保全担当者の守備範囲拡大
化では設備状況の把握が出来ない場所が増えるな
ど問題が具体化してきた。これらの問題を解消するため、インターネット技術を使用したタブレッ
ト、スマートフォン等によるポータブル端末を利用した次世代アンドンシステムを紹介する。

2 生産現場における課題

モニタ型アンドン

利用現場より下記の課題解決が求められており
設計ポイントを外れないよう課題を明確化した。
① 高額な大型表示器とアンドン専用装置② 安価で豊富な端末の活用③ 大型設備による「見える化」の阻害④ 省人化に伴うポータブル化の必要性③については加工機、ガントリークレーン、ケーブルラック等によりアンドンが見え難い状況が（2）配信サーバの選定ありがあり（写真2左）、④については省人化により担当範囲が拡大し、離れた場所での設備状態の把握が必要となる。
（写真2右）

配信サーバはポータブル端末に情報を送るだ
けでなく24時間の設備信号の収集や状態変化の検知を行う。現場設置を考慮し耐環境性の高い

3 開発プラットホームの検討
製造現場では個人の経験を問わず設備状況の把握は直感的で分かりやすいグラフィックを使った視覚

32

写真1

写真2

加工機とライン作業風景

EdgePC（IoT-PC）とした。OSは停電やOS自動更新による不具合や動作変化を排除するため
Windows IoT Enterpriseとした。

4 次世代アンドンシステムの設計表現が求められており現場ではモニタ表示型のアンドンも増加してきた。次世代アンドンではポータブ
ル利用も想定することから視覚に加えて音や振動など緊急性に応じて「気付かせる」発報の仕組みを持当社内に設備データ収集装置とWeb配信サー
バの装置を開発し、次世代アンドンのWebサー
バ機能、ポータブルアンドン機能の設計を行った。

たなければならない。またポータブル化に伴いバッ
テリー動作の駆動時間も考慮する必要があった。

システムは大きく2つのソフトウェアにて構成される。1つは生産設備、IoTデバイスからのデー（1）ポータブル端末の選定
バッテリーサイズは小さいものの技術的にも価格においても競争が盛んであるスマートフォンをターゲットとした。またPCやタブレット端末でタを収集するPLC通信機能と設備状態表示とデー
タの変化による端末への通知機能（アンドン機能）である。アンドン機能については流通している汎用端末であるAndroidとiOS（Apple）端末およびも動作可能とするためOSに依存しないインター
ネットブラウザ上で動作可能なWebアプリケー
ションとした。

PCに表示できることとし、アプリ更新やバージ
ョンの違いによって生じる不具合を排除するため接続時にサーバ側の最新ソフトウェアを自動起動

岡崎支店 営業部
情報通信グループ／安藤 勝博周期で端末に配信することによりリアルタイムに

また様々な液晶サイズに対応するためプログラ
ムよりハードウェアの実装状態をチェックし表示
サイズの自動調整や縦横回転状態に即応するものとした。

現場状況をグラフィック表示する。

図1

次世代アンドンシステム構築の設計および開発できるようにした。

*EtheNet/IP (Ethernet Industrial Protocol：
産業用マルチベンダネットワークの通信規格）

システム構成生産設備の配置（MAP）を描画するため本シス
テムは外部定義ファイルを参照する方式とした。
外部定義ファイルはユーザにとって身近なExcel
で作成可能であり、設備の追加や移設によるレイアウト変更に容易に対応できるものとした。

写真３

製作した次世代アンドン装置

各スマートフォンやタブレット内でアプリケー
ションの動作を行わせる負荷分散型のためサーバ負荷が少なく理論上の接続台数に上限は無い。端
末の表示サイズは自動測定し最適サイズで表示するようにした。設備信号の状変が無い場合はCPU動作を制限し電池消費を抑える機能も実装

図2

Excelによる動作設定

した。

5 次世代アンドンシステムの製作設備に標準的に組み込まれているPLCと次世代
アンドンサーバーを実装した模擬装置を試作し、設備データ収集プログラムおよびポータブル端末
用アンドンプログラムの制作をおこなった。デー
タ収集プログラムは常時高速で動作させるため
C#、アンドンプログラムはJavaScriptにて当社
内で作成した。
試作装置は生産設備ネットワーク（EtherNet/
IP*）のヘッドエンド装置およびサーバであり設
備収集ソフトウェアにより集められたデータを
TCP/IPに変換してサーバに蓄積する。サーバはWebサーバも兼ねておりWiFiを介して接続された端末に対してアンドンアプリケーションと設備
データを配信する。以後、設備データを500ms

写真４

製作した次世代アンドン

33

次世代アンドンシステム構築の設計および開発

設備に異常が発生すると異常の状態により予め決められた色やアニメーションが音と振動を伴って発報する。異常個所と各所のアイコンで対象設
備と異常内容が把握できるが設備をタッチすることにより詳細な情報が表示できる。

7 生産現場での評価
既設のアンドンシステムと同等の情報と監視機能を実現し、500ms ～ 1secのタイムラグで設備異常の発報することが出来た。
（1）従来のアンドンは大型モニタを見ないと異常を把握できなかったが個人が見やすい場所に配置できるようになった。設備の死角で見えなくなる事もなくなった。
（2）従来のアンドンはラインの一部だけの表示であったが全ラインを見渡すことが出来るようになり、他ラインで発生している障害把握が容易となった。
（3）工場マップの拡大操作が出来るようになり設

写真5

発報中のアイコン表示

備異常の詳細を手元で確認できる。現場から離れた場所に移動してもラインの状況が把握でき、事務棟、他工場からでも現場の状況が把握できた。
（4）端末の導入にあたりソフトウェアインストー
ルの必要が無く、端末台数が多くてもアップ
デート作業は必要でないため維持管理が容易であった。

8 他社動向と性能比較
図3

機能仕様

6 生産現場での評価運転

他社のWebアンドンの動向については計装監
視ソフトウェア（SCADA）のWeb機能を用いて発報を表示する事例があるが、PC用ソフトウェ
アであり、遠隔地に本体と同じ画面を配信する機フィールド試験としてお客様のエンジン生産ラインに試験導入して頂き、本システムの配下に320台の生産設備と約50個の呼出しボタンを接能に留まっている。また、アンドンに特化したソフトウェアではないため復旧の優先順位を指示す
る支援、マップ上の設備をタップして詳細を確認する、スクロール・拡大縮小など画面操作機能は続した。工場サーバにアンドンシステム導入とWebサーバを構築し、タブレット20台を御用意

市販ソフトウェアにはない。
モニタアンドンの製作メーカーは同一画面を頂き実証試験を実施した。

Web配信する機能を追加したが画像配信によるネットワーク過大負荷によりトラフィック問題とサーバ負荷によるダウンなど現場への導入は見送られた。他社ソフトウェアとの大きな相違点はアンドン表示処理を画像で配信してブラウザで表示する方式と設備情報と表示方法を配信し受信側で表示処理を行う点にあり、当社ソフトウェアは後

図4

34

評価環境

者の方式を採用している。画像伝送方式は開発が容易である反面、配信データ量は画像データが非常に大きくなるため配信先が増えるにつれネット

重度、緊急性によって順序化されたリストは音とーバの負荷も増大し、応答性も悪化する。対して当社の端末側での処理方式は画像伝送方式に比べネットワーク上のデータ量が小さく、端末が増加

振動で通知され、指でスクロールが可能。時計表
示、電池残量表示を付加した。

次世代アンドンシステム構築の設計および開発

ワークのトラフィックが増大するとともに配信サ

しても各端末に処理が分散されるため端末数の上限は非常に高くなる。下記にお客様にて両方式の比較評価表を記載する。

写真6

ウェアラブルデバイスでの動作

写真（右）は担当者別に守備対象の製造ライン
図5

方式の違いによる性能比較

をON/OFF設定することにより通知と振動のフィ
ルタリングができ複数人での運用を考慮した。

10 おわりに本システムは「みえる化と保守の効率化」を目的とするだけでなく、発報の履歴はデータベースに連結する設計にて製作しており安価になった
Jetson等のAIエンジンを用いたディープラーニ
ングによる予知保全への発展も期待できる。

図6

ネットワーク負荷比較

上記のグラフは画像伝送方式にて3台目の端末

写真7

他業種への応用とJetson AIエッジボードを接続した後に回線負荷により遮断されている。
対して当社方式ではネットワーク負荷にほとんど

また本研究はフィールド情報を遠隔地にWeb
配信するという基本の仕組みを用いて様々な業務変化はない。画像伝送方式が端末あたり2Mbpsの通信量発生に対し当社方式が40Kbpsと1/50の伝送量であり、通信量の少なさは既設設備への影響面で重要である。

に転用可能である。遠隔施設の監視、施設での待ち時間表示通知、空き状況通知、畜産業など遠隔地のデータを把握するなどの業務であれば適応可能な技術である。入力装置はLPWA、GPSなど

9 ウェアラブル版の試作

IoTデバイスを使い分けることにより更に多種の業務への展開が期待できる。

マップ表示機能を除き、異常、刃具交換、材料補給等の指示に特化したアンドンシステムをカスタマイズしスマートウォッチに移植した。発報の35

省施工化を目的とした照明制御見直しの提案事例について
省施工化を目的とした照明制御見直しの提案事例について

5. 1 案① 電源見直し（天井裏Ｔ／Ｕの採用）

1 はじめに本施設は、各拠点に配置されている本社機能を

計画時は小電力回路においても、全て分電盤までの配線が必要となるため、延線の労力が過剰と統合する目的で建設される新築の自社ビルとなっている。
短工期ではないものの、働き方改革の建設業へなっていた。
また、資源においても、無駄が多く発生していた。
そこで、図２のような天井裏にT/Uを設けることの適用を踏まえ、よりレベルの高い作業効率の向上および省施工が求められている。
本事例は、様々な省施工の提案を実施している

で、ケーブル量の削減を図れるシステムの提案を実施した。

中で、照明制御の見直し事例について紹介する。

2 建物概要主 用 途：本体棟（事務所・倉庫・駐車場）
構造棟数：S造
延床面積：約33,091㎡

3 電気設備概要
受電系統：高圧6,600V 2回線受電
設備容量：受電1,400kVA サブ変1,600kVA

図2

案①

電源見直し

5. 2 案② SmartLEDZ Fit Plus SYSTEM（㈱遠藤照明）
図３の商品説明の他に、次項の優れた特徴を有しているため、提案を進めることとした。

4 現状の把握
計画時は、図１の通り照明用の電源においては、
従来から広く用いられているパナソニック製のフル２線方式が採用されており、画像センサーから移動検知・滞在検知・不在検知の信号を明るさセンサーへ送られ、明るさセンサーは設定照度を保つよう照明器具を調整していた。
図３

SmartLEDZ Fit Plus SYSTEM システム図

SmartLEDZ Fit Plus SYSTEMの主な特徴①調光信号の無線化に伴い、調光信号線の配線が

図1

計画時配線図5 見直し提案
同等の機能を有し、且つ、省施工となる提案を下記の通り実施した。

36不要。
②多様なグループ分けが可能なため、レイアウトの変更に容易に対応できる。
③専用タブレット型コントローラやスマホにて、個別でもグループ分けを行ったエリアでもON/
OFFが可能。
また、スケジュール制御や人感センサ及び昼光利用に伴う照度補正などの組み合わせも可能。
④調光に加えて、調色も可能
その他、SmartLEDZ Fit Plus SYSTEMを採用した場合の配線図を図４に示す。

中部本部 名南営業所
工事グループ／下平 祐輔中部本部 内線部
工事第二グループ／浅井 健司中部本部 名南営業所
工事グループ
／中島 啓

図４

提案比較表

省施工化を目的とした照明制御見直しの提案事例について

表１

案② SmartLEDZ Fit Plus SYSTEM

また、図５の提案資料（抜粋）と共に表１の計画時と案①、案②のメリット・デメリットを比較し表に纏めたものを示す。

図５

照明制御提案資料（抜粋）表２

6 提案結果

会議室

延床面積

約480㎡

照明器具

台数

採用結果

表２の通り、一部採用に至ったが、不採用のエリアも発生した。また、採用された食堂エリアを
図６に示す。

採否区分とその理由

エリア

採用・不採用理由

備考

150台
×

執務室
１フロア

食堂

約2,000㎡

600㎡

150台

210台

１フロア
×

〇

会議室の特性上、不快 システム天井の器具のラ 計画段階から多目的でのグレアの抑制を施主より インナップが無く、検討止 使 用が 想 定されており、
点 滅・ 色 温 度・ 調 光・求められた。その求めに まりとなった。
調色がレイアウトフリーで対応できる器具が案②の制御できるため、施主のラインナップに無かったた
要望とマッチしたため採用め不採用。また案①は、が決定した。
効果が薄いので、計画通りとした。
不快グレア：人が不快なまぶしさを感じる現象

7 おわりに一部は、提案とお客様の要望が整合しなかったために不採用となったが、用途によっては機能の向上を図りつつも省施工化に繋げる提案が可能となった。今後もお客様の要望を組みとり、限りある労働力に付随するロスを減らすべく、生産性の向上に努めたい。

図６採用された食堂エリア

37

ホテル・商業複合ビルにおける省施工化への取組事例
ホテル・商業複合ビルにおける省施工化への取組事例

1 はじめに
本工事は名古屋市に位置する、ホテルと商業施
設の複合施設で、1 ～ 2階には商業施設が入り、3階以上はビジネスホテルとなっている。
当社では元請けとして電気、空調、衛生設備を一括して担当した。施工管理者側の目線により省施工に向けて各種取組を当初より行った。その中でも電気設備工事に関し特に効果的であったものを紹介する。

2 建物および設備概要

4 対応策問題点
4. 1 墨出し作業の一括管理とQMLの採用
一般的な現場では業種毎に必要となる墨出しは各自の責任で行っていたが、専門業者へ全ての墨出し作業を依頼した。各業者で必要となるポイン
トを一つの図面にまとめ、専門業者に一任した。
また墨出し作業にはQML（QuickMark Layout
System）を採用した。
（写真１参照）

2. 1 建物概要
場 所：愛知県名古屋市
構 造：S造 地上16階、地下１階、塔屋１階

2. 2 電気設備概要
受電方式：地中引込、高圧6.6kV
設備容量：1φ3W 300kVA×3台
3φ3W 500kVA×1台
750kVA×1台
発 電 機：定格出力280kVA

3 現状と問題点
3. 1 墨出し作業
電気工事では、内装工事が始まると天井や壁に設置する機器の位置出しのため、工事全体を通して墨出し作業が繰り返し発生する。図面通りに正確に出す必要があるため、精度とスピードの両立が課題であった。

写真1

QMLによる墨出し作業

レーザー照射による墨出し作業は過去にも事例はあったが、新たな課題として操作技術の習得が発生する他、電気設備における墨出し作業は、ケーブルラックや照明器具位置のように直線上とな

3. 2 搬入・据付作業と資材管理ることがほとんどであり、従来どおりの人の手による墨出しと比べメリットを感じづらかった。しかし、建築・設備で必要な墨出しを一括して専門業者に依頼することで、スピーディーで高精度な現場内搬入用ELVは業者毎で利用する必要があ
るが、互いに搬入時間が制限されるうえ、屋上へ墨出しが可能となり、多くの手間が省けた。結果、工事全体での業務効率化へと繋がり工程に余裕がの搬入・据付作業は塗装面の養生や作業スペースの確保、工具・資材の揚重が幾度と必要で、時間生まれた。
これは基準階を要するホテルやマンション、オ
フィスビルで効果的である。本物件では４～ 16
階の13フロアが客室で基準階となり、１つの図とコストがかかることが予想された。また屋上作業の工程は内装作業のピークと重なることがほとんどのため、施工人員を事前に確保する必要があった。

3. 3 別途業者との作業間調整
FF&E業者（家具工事）との電源の受渡しにお38

いて、家具搬入時の合番作業が予想された。家具搬入は竣工間際の繁忙期と重なるため、作業員の確保が課題であった。

面で対応できた。

4. 2 ラダーラック
弱電の縦ラックとしてミラックラダー（未来工業）を採用した。
（写真２参照）

中部本部 名西営業所
工事グループ／渡辺 義紘

中部本部 内線部
工事第二グループ／小林 拓矢中部本部 名西営業所
工事グループ／田中 佑樹

写真２

ホテル・商業複合ビルにおける省施工化への取組事例

り、責任分界点を明確にでき、通電後の切り離しも容易で安全に作業できた。また、繰り返し必要となる合番作業（今回は195室分）の全てを回避した。
（写真４参照）

ラダーラックの施工状況

通常のケーブルラックと比べ保管スペースや運搬の手間が大幅に削減できた。

4. 3 室外機廻りのユニット化
屋上に設置する室外機と、それに付随する鉄骨
架台、動力盤、冷媒ラック、電源線と信号線の全てを工場にて組立て、ユニット化した。
（写真３
参照）

写真４

家具内でのコネクタ接続の様子

電気工事の事前作業としては配線作業を従来どおり行い、コネクタの電源側を取り付けた。そして家具業者にコネクタの機器側を事前に支給し、工場での家具製作時に負荷側への取り付けを依頼した。これにより家具建付け時の電源工事にはコネクタ接続のみとなり、電気工事として合番は不要となった。

5 今後の展望5. 1 室外機ユニット
今回は電気・空調工事ともに当社施工であった

写真３

室外機ユニットの搬入状況

これにより、当初7日掛かる予定であった屋上
機器の搬入を2日で終わらすことができたうえ、
養生や作業スペースの確保、ELVやクレーンの使用も必要最小限に抑えることができた。更に特筆すべきは、本来なら繁忙期に係る多くの作業を、工程に余裕のあるタイミングで実施できたことである。結果、安全・品質の向上にも繋がった。注
意すべき点としては、工程の前倒しに伴い盤や機器の納期が早まるため、仕様決定を早期に終わらせる必要がある。

4. 4 家具電源のコネクタ渡し
今回、客室の家具業者との電源受渡しについて、
家具点検口内でのコネクタ渡しとした。これによため、サブコン間での調整がスムーズに行えた。
また機器搬入業者も同一業者としたため、業者の敷地内での組立作業や現地搬入も同時に行えた。
今後サブコンが別会社となる場合に調整をどのようにしていくかが課題となる。

5. 2 コネクタ
今回は家具業者との調整のみ採用したが、空調機器や衛生機器での電源受渡しでも活用できる。
元々が電源直結の機器だとコストアップになるが、コンセント渡しの機器であれば代替え検討も可能である。

6 おわりに本工事を施工するにあたり、関係各社に多大なるご協力をいただきましたことに深く感謝いたします。
39

ダイレクト結線端子台採用による盤の省施工、省スペース化
ダイレクト結線端子台採用による盤の省施工、省スペース化

1 はじめに当該施設は、名古屋市の栄地区に位置する、地下2階、地上6階の商業施設であり、16店舗のテナントが出店している。
当社では、本施設新築工事の電気設備工事（Ａ工事）を担当していたがEPS検討後に盤の将来用スペースを追加することとなり、EPS内設置予定の盤や機器の大きさを当初よりサイズダウンする必要があった。また各テナントへの幹線ケーブル
敷設（Ｂ工事）も請け負うこととなり、工期終盤での対応となったので、限られた工期で施工を求められることとなった。
本稿では、幹線のダイレクト結線による盤のコン

テナントへの電源供給は電源分岐盤が必要となるが、その時点でEPS内盤配置まで検討済みであった。さらに将来用として機器設置スペースを確保する要望も施主からあり、電源分岐盤をよりコンパクトにすることにした。
まず、盤内機器構成で盤幅を決定する機器構成を調べたところ、端子台が幅をとっていることがわかり、要因として幹線の1次側、2次側の端子台が横並びとなっていたためであった。そこで
盤のコンパクト化を図るため、ワゴジャパン製の
POWER CAGE CLAMP（ダイレクト結線端子台）を選定した。
（写真1参照）

パクト化と、幹線接続の省施工について紹介する。

2 建物および設備の概要
2. 1 建物概要
場 所：愛知県名古屋市
主用途：商業施設
構 造：SRC・S造

2. 2 電気設備概要
契 約 電 力：高圧 600kW
受変電設備容量：3φ1,500kVA，1φ900kVA

3 施工の問題点（１）電源分岐盤のコンパクト化
当初予定から電源分岐盤と将来用スペースの確保が求められた。EPS内は盤配置スペースが限られていたため、電源分岐盤をよりコンパクト化する必要があった。

写真１

ダイレクト結線端子台（２）端子台の幅比較検討
CVT200sqを4本入線する盤の場合、一般端子台であれば200sq×12本分は幅712mmの端子台が必要となる。しかしダイレクト結線端子台を利用した場合、200sqの端子台は32mmの幅であり、12個分で幅384mmとなる。その結果、一般端子台に対しダイレクト端子台は幅46 %の削減が可能となる。
（表１参照）
表１

端子台のサイズ比較表（２）幹線接続の工期短縮
分電盤追加により幹線接続の工数増加が想定できたが、作業は工期終盤に集中し、盤内作業は作業スペースの確保が難しく人員を増やしての対応が困難であることから、幹線接続作業の省施工化が求められた。

り、設置スペースの問題も解消できることから、
ダイレクト端子台を施主へ提案した。一般端子台

4. 1 電源分岐盤の盤幅縮小とは結線方法が異なり、品質を懸念されたが、納入実績や規格を取得している事を説明し採用となった。

（１）ダイレクト結線端子台の選定

電源分岐盤がコンパクトになり、無事にEPSに

4 対応策
40

電源分岐盤の幅も3割縮小することが可能であ中部本部 内線部
工事第二グループ／寺澤 旭弘

中部本部 内線部
工事第二グループ／森川 直樹来用機器スペースとして利用が可能となった。
（写
真2参照）

目視確認可能であるため、施工担当者の確認作業削減にも効果があった。

ダイレクト結線端子台採用による盤の省施工、省スペース化

設置することができ、余剰となったスペースを将

5 施工管理・指導ダイレクト結線端子台は、専用の施工方法を習得する必要があり、工具も一般端子台と異なるものが必要であった。
（写真3参照）また、施工品質を確保するため、接続作業を担当する作業員を対象に講習会を開催し、メーカー担当者を講師として招き直接指導していただいた。
また竣工引渡し時には、施主・ビル管理会社の担当の方へ接続手順の説明と、備品として専用工具を引き渡した。
写真２

電源分岐盤のダイレクト結線端子台

4. 2 幹線接続の工期短縮
テナント幹線を敷設し、電源分岐盤の設置した
後に幹線の接続を施工することとなる。通常、盤内への幹線接続作業は工期終盤に集中し、後工程には内装仕上げ作業も控えている。また前述のEPS内では同時に複数人での作業が難しいという問題があった。
ダイレクト結線端子台は普通端子台と比べ、接続作業の時間が短縮可能である。ケーブルの採寸・切断、ケーブル被覆の剥ぎ取りまでは、通常端子台と同様の作業であるが、そのままケーブルを差し込めば接続可能であるため、一般端子台の圧着

写真３

専用ゲージによる採寸作業

端子の圧着とその締付けといった作業が不要となる（図１参照）
一般端子台と比べ約1/3の作業時間でケーブルを接続することができ、電源分岐盤は端子台が多ダイレクト結線端子台は省施工と省スペース化に効果的であった。しかし施工例がまだ少ないた

数あったことから、工期短縮に大きな効果があった。
その他の特徴として、バネの力により、ケーブ

め、現場での施主、監理者の承諾が必要である。
今回の現場では盤のコンパクト化に理解して頂きルサイズに合わせた力でワンタッチ固定されるため、接続ボルトのトルク管理・締付確認が不要となった。接続状況は端子台上部のロックボタンで採用となった。
ご協力頂いた関係者の皆様に改めて感謝の意を
表する。

図１

6 おわりに

端子台別工程数比較

41

防塵対策現場での電気設備事例について
防塵対策現場での電気設備事例について

1 はじめに世界では、脱炭素社会に向け火力発電所の計画
見送りや縮小、廃棄などが進んでいる中、我が国において、石炭は安定供給や経済性の面で優れたエネルギー源であり、石油などにくらべて採掘できる年数が長いため、継続して発電所の更新の計画がされている。その石炭火力発電所において、石炭の貯蔵施設である貯炭場が必要となるが、その電気設備においては、防塵対策が必要不可欠となっていた。
本件では、貯炭場における電気設備の防塵対策について、紹介する。

2 建物概要延床面積：約110,000㎡
構 造 等：鉄骨造 建物高さ約39m

5. 2 電灯分電盤、動力制御盤
電灯分電盤や動力制御盤は、貯炭場内の照明設
備や建物用の動力設備（シャッターなど）の電源を担っていた。
そのため、電源の供給元である電源盤に粉塵などが混入すると、短絡などの発生から遮断器の開放による電源停止や火災の原因となり、発電所における電力の安定供給の妨げになることが予想された。

5. 3 LED照明器具
電力の安定供給に直接、影響を与えるものではないが、器具内に粉塵が混入することで、故障による過負荷や短絡による電源盤の主遮断器の開放や器具の延焼などが危惧された。

6 問題を克服するための各電気設備への対策
6. 1 総合盤への粉塵対策

3 設備概要受電系統：高圧6,600V １回線受電
設備容量：受電200kVA サブ変200kVA

4 工事着手時の問題点
石炭の粒子径は数十μm程度で、保管時に粉塵が飛散する。そのため、粉塵が電気設備内の機器に入り込むことで、機器の故障や誤動作及び、その粉塵は可燃性のため、帯電による延焼などを発生させない対策が必要となった。

総合盤への防塵対策として、写真１及び図１の仕様書に示す通り、気密性が優れるIP54相当を確保した屋外用の筐体に防災用の各機器を収納することとした。ただし、気密性が確保されることと相反して、機器の放熱ができない課題が生じた。
その課題を克服するために、給気ファン（写真1、写真2）を設けて総合盤に外気を供給し、写真1の右側2面から排気することで、機器の放熱を行うものとした。これは、放熱を行うと共に、
常に総合盤内を正圧に保持することで、粉塵の混入を防ぐ役割も兼ねるものとした。また、塩害地域でもあるため、ファンの吸気口には塩害フィル
ターの設置も行った。

5 防塵対策
建屋内の主な電気設備において、需要度の高い設備から優先順位を立てて、下記の通り整理を行った。

5. 1 総合盤
総合盤には、自火報受信機、総合操作盤、非常用アンプが同一の筐体に組み込まれていた。
それぞれが、消防法により設置が義務つけられており、故障などが発生すると、貯炭場といった性質上、火災検出の不具合による被害の拡大など、甚大な支障をきたすことが予想された。
42

写真１

給気ファンと総合盤

中部本部 名南営業所
工事グループ／伊藤 僚起総合盤仕様書

写真4

覚

防塵対策現場での電気設備事例について

図１

東京本部 内線部
工事第四グループ／吉田

分電盤への配管接続状況

6. 3 LED照明器具への対策
LED照明は、IP54からなる既製品を使用したが、落下防止措置が必要な部分に関しては、付属ワイヤーが左右に振動することにより、コーキン
グが切れてしまうことが危惧された。そのため、照明器具内にワイヤーを取り込む部分に重りを設け（写真５）、その重りの張力によりワイヤーが弛まないように配慮した。

写真２

給気ファン

6. 2 電灯分電盤、動力制御盤への対策
各盤は、筐体の仕様をIP54とすることで、粉塵からの保護を図るものとした。なお、IP64としなかったのは、建築物のインフラ電源が主であり、コンベアなど重要設備への電源は担っていないことから、完全な防塵構造までは望まないものと考えた。また、写真3、4の通り、配管を直接分電盤に接続せずに、盤の架台兼配管接続ボック
スへ接続することで、配管接続部からの粉塵の混入を防ぐものとした。

写真５

重り設置

写真６

重り部シール

7 おわりに照明器具の貫通部分に対して防塵処置としてコーキングを使用したが、コーキングは経年劣化が危惧されることが今回の反省点である。今後は工事者側での対応ではなく、経年劣化が少ない部材の取付けをメーカに依頼した方が高い品質を確保でき、すべての器具において品質が統一されるた
め、お客様に対してより安全・安心を提供できるようにしたい。
総合盤の防塵対策については、屋外盤の止水対

写真３

分電盤取付状況策としても流用できるので、塩害地域などで、盤の内部へ塩分を含んだ気体や液体が混入することを防ぐ必要がある場合において、今後も提案して
行きたい。
43

寄宿舎新築におけるブランチケーブルなどの採用による省施工例について寄宿舎新築におけるブランチケーブルなどの採用による省施工例について

4 ブランチケーブル、ユニットケーブルの採用

1 はじめに当該施設は、490室を擁する在来RC造11階建ての寄宿舎の新築工事である。多様な室タイプ

問題点の解消へ向け、幹線系統においてはブランチケーブルを採用し、居室内においてユニットを有する分譲マンションとは異なり、単一タイプの居室が490室あるため、作業効率は高められるが、在来RC造であることから内装工事に余裕

ケーブルを採用することで、現場作業の省力化に伴う工期短縮と品質保持を図ることとした。

を持った工期を期待できないことが予想された。
そこで、居室内の配線及び幹線ケーブル布設作業の省力化を検討し工期の短縮を図った。本稿で4. 1 ブランチケーブル

は、寄宿舎新築工事における、ブランチケーブル
及びユニットケーブルの採用事例を紹介する。

別・亘長・分岐位置を設計し、工場にて分岐接続を施した製品とした。
また、主ケーブルが界壁を貫通する部分においブランチケーブルは、図2の仕様書、図3の配線図に示す通り、主ケーブルと分岐ケーブルの種て、貫通部にダクトを設置することで、先行配線を行うこととした。
（写真1、2）2 電気設備の概要
受電方式：高圧6,600V １回線受電
設備容量：1φ1,400kVA 3φ 600kVA

3 工事着手前の問題点
居室へ電源供給を行う幹線系統について、各階南北に系統分けされていたが、図１の例に示す通り、南系統で26室分、北系統で23室分へ電源を供給する計画となっており、表１の幹線ケーブル
欄の通り多くの幹線分岐接続が発生する計画となっていた。また、490室ある居室においてエア

図2

ブランチケーブル仕様書（南系統 抜粋）

図3

ブランチケーブルの幹線系統例（南系統）

コン用コンセントとロスナイ電源や照明器具・ス
イッチ及びコンセント回路がそれぞれ同一回路になっているため、表１の居室内ケーブルの欄のように多くの結線作業が必要であった。
ケーブルの結線・接続に労力が掛かることに加え、箇所数が多いため、誤結線や接続不具合なども危惧された。
表１
品

目

接続箇所数（箇所）

計画時所要時間（h）

幹線ケーブル

500

240

居室内ケーブル

4,566

180

図１

44

ケーブル接続箇所数

計画時

幹線系統例

写真1

ブランチケーブル敷設状況

中部本部 名南営業所
工事グループ／山野 陵

中部本部 名南営業所
工事グループ／村上 千尋図４

ユニットケーブル仕様書

写真３

ユニットケーブル敷設状況

寄宿舎新築におけるブランチケーブルなどの採用による省施工例について

写真２

中部本部 内線部
工事第二グループ／田口 訓久

先付けダクト取付状況

その他、分岐ケーブルは、計画時はCVT14sq
であったが、居室盤まで3m以下とすることから、負荷電流を安全に流せるCVT8sqに変更することで、若干ではあるものの作業性の向上とコストダウンを図った。
また、内線規程では、分岐点から3m以内にブレーカを設置する場合には主ケーブルを保護する
ブレーカの影響を受けないとあるが、念のため内現場でのケーブル結線・接続を省くことができ、
表１の労働力の削減が可能となった。

線規程の「接地線の太さの算定基礎」を参考に
CVT8sqの使用が問題ないか検証した。
CVT8sqの検証

その他のメリットとして、・結線・接続作業で発生するケーブルの端尺が出ないため、省資源化及び過剰な電線発注の抑制

θ ＝ 0.008（ A ）tI

2

ここに θ：銅線の温度上昇[℃ ] I：電流[A]Ａ：銅線の断面積[mm2] t：通電時間[秒]Ａ＝0.052In
ここに In：主ケーブルを保護する過電流遮断器の定格電流[A]＝0.052×150＝7.8
よって、8sqの使用は問題ないことを確認した。

4. 2 ユニットケーブル
ユニットケーブルは、図４の仕様書に示す通り、
あらかじめ電源ケーブル、負荷用ケーブル・スイ
ッチ用ケーブルのサイズ・芯数・亘長を設計した。
これに基づき、電線メーカの工場にて電気配線回路を結線し、接続部をモールドさせることとした。
また、配線図の作図時に配線ルートや支持方法を定めておき、異なる作業員においても、同一の品質を維持できるように配慮した。
（写真３）

5 実施内容の成果と過剰に発注された電線の敷設労力の抑制。
・通常のドラム巻などの場合、余長配線を使いまわすために材料移動や余長の確認が必要であるが、ユニットケーブルの場合は、それらの材料移動が不要。
・カラーシースの採用と用途名称をプリントすることで配線作業時の識別が容易で効率よく作業を行える。
・分岐ケーブルを搬入する手間が無くなる。
・誤結線や接続不具合の解消ができる。
などの成果もあった。全体のレイアウトは，割り付けスペースにより拡大・縮小されるため，特にサイズの希望がある場合はその旨を指示する。

6 おわりに今後、建設業においても働き方改革がより一層加速されることを踏まえ、メーカなどへの単なる労働力の移譲に留めることなく、作業効率の向上に基づいた労働力の低減と労働負荷の平準化に努めて行きたい。
45

短工期の工場新築における、配管の仕様変更による省力化事例について
短工期の工場新築における、配管の仕様変更による省力化事例について

1 はじめに及び作業人員を表１の通り、各種別の作業方法の概略においては表２の通り整理した。

本施設は、延べ床面積約2万5千㎡からなる生産工場の新築であり、全体工期は12 ヶ月であるものの内装に掛かる工事期間は4 ヵ月弱と短工期となっていた。加えて、工期中にお客様の生産機器
が1 ヵ月前倒しで納品されることとなり実質工期が2.5 ヶ月程度となった。また当然であるが、短工期ながらも高品質を求められているため、品質を維持しつつ省力化を図る工法が必然となった。

2 工事概要
2. 1 建物概要
工期：2019年11月1日～ 2020年10月31日
延床面積：約25,000㎡
構 造 等：鉄骨造 地上３階

2. 2 電気設備概要
変圧器容量：13,600kVA
幹線方式：バスダクト、ケーブル給電

3 問題点の把握
3. 1 短工期
実質工期が2.5 ヶ月であり、床面仕上げが塗床であるため、個別のエリアでの作業時間はさらに短くなった。

表１
使用材料
厚鋼電線管
16 ～ 28厚鋼電線管
36 ～ 104

使用配管の整理

場所・用途

ねじなし電線管
19 ～ 31
ねじなし電線管
39 ～ 75

使用量（ｍ） 作業人員（人）

屋外・照明、火報

3,300

80

屋外・動力

1,300

70

屋内梁部・照明
屋内壁他・
照明コンセント他
屋内壁他・幹線、
動力負荷

19,000330

20,000

340

1,900

60

表２
使用材料
厚鋼電線管16 ～ 28
厚鋼電線管36 ～ 104

作業方法の整理

場所・用途
作業方法
屋外・照明、火報 床面、立ち馬など
屋外・動力
床面、立ち馬など
屋内梁部・照明
高所作業車（高）
屋内壁他・
高所作業車
照明コンセント他 （高・低）
屋内壁他・幹線、高所作業車（低）動力負荷

ねじなし電線管
19 ～ 31
ねじなし電線管
39 ～ 75

また、金属製電線管の一般的な作業手順を以下に示す。
配管敷設場所の採寸をする。
①高所作業車に搭乗し、②加工場に戻り切断や曲げ加工などを行う。写真１③材料を持ち、再度高所作業車に搭乗して、配管を敷設する。写真２※採寸を誤った場合は、①から繰り返した。

3. 2 使用材料①生産工場の性質上、露出配管量が多く一般物件に比較して、単位時間当たりの作業員の労働力が大きくなっていた。
②ケーブルラックを多く敷設する計画となっているため、先行敷設の方法の検討が必要であった。
短工期であることに加え、床面仕上げが塗床であるため、個別のエリアでの作業時間はさらに短くなった。

4 問題解決に向けた工事内容の整理問題を克服するためには、材料に付帯する工事
ボリュームを把握する必要があった。物量の多い
材料を優先的に把握し、代替材料や工法で施工可能か検討した。

4. 1 露出金属配管
露出金属製配管の種類、用途、使用場所、数量
46

写真１

金属製電線管
加工状況

写真２

金属製電線管
取付状況

4. 2 ケーブルラック
配管同様に用途ごとに下記の表３の通り仕分け
を行った。
表３

ケーブルラックの整理

使用材料

用途

W300 ～ 600

電力負荷

W800 ～ 1200

電力幹線

場所
建屋中央、
盤上部
外壁周囲

使用量
（ｍ）

後工程
工事期間（日）

1,260

15

820

10

中部本部 内線部
工事第二グループ／松本 健

中部本部 名南営業所
工事グループ／児玉 明広

中部本部 名南営業所
工事グループ／傘 康裕

材料の種別や用途、作業環境などに合わせた適正な材料を選定することで省施工が可能か検討した。

ブルラックを流用することで、配管自体を低減させることとした。

5. 1 露出配管材料の見直し

表３の整理の結果、電力幹線が外壁に近いこと
から、先行敷設するために、外壁や柱型から離隔（１）プラフレキタフストの採用
表１、２の整理により、屋内梁部は配管量が多く、高所作業車での作業が多いため、古河電気工業製のプラフレキタフストで施工が最適と判断し、図１の提案を行い採用された。

短工期の工場新築における、配管の仕様変更による省力化事例について

表１、２の整理により、屋内の配管ルートとラックルートが重複しているエリアについて、ケー5 問題解決の検討

5. 2 ケーブルラックの先行敷設した位置にケーブルラックを敷設することとした。これにより、他業者との工程上の重複を避け、後工程に余裕が生まれ、過剰な作業員の調達を避けることができると判断した。

6 効果の確認
6. 1 金属製電線管の見直し
プラフレキタフストやケーブルラックによるころがし配線を採用することで、表４に示すエリア
で、計画時より作業人員を低減することができた。
表４
図１

プラフレキタフスト提案書（抜粋）採用の判断基準は、梁部はb梁から大梁間で配管加工が多いため採寸の頻度が多くなることに加え、最も高所での作業となるため、採寸や作業においてもロスが多くなるエリアと判断した。
そこで、プラフレキタフストであれば、下記に示す手順で作業が可能であり、金属製配管に比較し採寸や加工などを削減できるため、大幅に作業効率を高めることが期待できた。
プラフレキタフストの作業手順①材料を持ち高所作業車に搭乗する。
②採寸しながら、配管敷設。写真３

使用材料

使用配管の整理

変更内容

計画時
実施後
作業人員（人） 作業人員（人）

ねじなし電線管 10,000m をプラフレ
19 ～ 31
キタフストに変更
10,000m をラック上
ねじなし電線管 ころがしに変更
39 ～ 75
900m をラック上ころ
がしに変更

330

290

340

180

60

30

6. 2 ケーブルラックの先行敷設
ケーブルラックの一部先行敷設により、表５の通り、後工程に余裕を作ることで、作業員の労働力の平準化が行え、作業員不足を回避することができた。
表５

ケーブルラックの整理

使用材料

用途

W300 ～ 600
W800 ～ 1200

電力負荷
電力幹線

計画時後工程工事期間（日）15
10

実施時後工程工事期間（日）25
25

7 おわりに
写真３

プラフレキタフスト

取付状況

その他のメリットを下記に示す。
①軽いので、搬入や運搬が容易。
②配管を敷設するとき仕上げ材を傷つけない。
③材工含めて、20%程度のコストメリットがある。
（２）ケーブルラックによるころがし配線の採用

今回紹介した事例の他にも様々な施策を組合
せ、工期内で工事を完成することができた。
プラフレキタフストにおいては、施工性は優れているものの慣れが必要であることに加え、たわみなど発生するために意匠上で問題となることもあるので、使用場所を十分確認する必要がある。
今後も、高い品質を維持しつつ短工期においても対応できる取り組みを続けて行きたい。
47

中部電力 MIRAI TOWER（旧 名古屋テレビ塔） における電気設備改修工事事例
中部電力ＭＩＲＡＩ ＴＯＷＥＲ（旧 名古屋テレビ塔）における電気設備改修工事事例

1 はじめに当該施設は日本で最初に完成した集約電波鉄塔
で高さ180mを誇り、登録有形文化財に登録されている。
今回、南海トラフ地震の想定震度6強に耐える
免震装置の設置を主とした免震工事と、塔内にホテル、式場、飲食スペース等のテナントが入るリ
ニューアル工事が計画された。当社では本件の電気設備工事を担当し、施工計画、施工を一貫して行った。
本稿では、当該工事で電気設備施工のポイントとなった鉄塔部の配管配線、幹線設備の免震施工について紹介する。

2 建物および設備概要
2. 1 建物概要
場
所：愛知県名古屋市中区
建 築 用 途：展望台、飲食、物販、宿泊等
構造・棟数：S造 本体棟、ELV棟
建 築 主：名古屋テレビ塔株式会社
設計・監理：株式会社日建設計
施
工：株式会社竹中工務店

2. 2 電気設備概要
受 電 系 統：地中より高圧6.6kV受電
受電設備容量：1φ 350kVA、3φ1,000kVA
低圧非常用発電機：3φ300kVA

3 電気設備施工ポイント
3. 1 本体棟の配管配線
本体棟（以下鉄塔）は、2段構成になっており上層部は展望スペースやELV機械室、下層部にはテナントエリアがあり高低差が60mある。その間を外部配管で繋ぎ、最大CVT150sqの幹線を敷設する必要があった。

3. 2 免震施工３．
１ 本体棟の配管配線
鉄塔は4カ所の脚があり、地下1階のレベルに4つの免震装置が設置される。また鉄塔の西側には非免震構造のELV棟が増築され受変電設備、非常用発電機設備を設置する計画であったため、鉄塔とELV棟間で幹線ケーブルの免震施工を行う必要があった。
（写真１参照）
48

写真1

中部電力MIRAI TOWER外観

4 対 策
4. 1 鉄塔部の配管配線（１）屋外配管施工
屋外で直線上に60mを鋼管にて配管するため、日射熱による配管の伸縮を考慮する必要があった。熱膨張量は式1で計算することができる。
ΔL ＝ α(t1－t2)×L
式1
ΔL ：熱膨張量(mm)L ：膨張前の長さ(mm)α：線膨張係数(炭素鋼 11.6×10－6)
t1：変化前の温度(℃ )t2：変化後の温度(℃ )鋼管の温度変化を0℃～ 60℃と仮定すると最大約42mm伸縮することが想定できた。一般的な工法により全ての配管を接続固定した場合、伸縮の影響で配管の変形や固定部分のゆるみが発生する可能性があり、配管の接続方法を再検討する必要があった。
そこで60mのスパンの途中に5カ所のプルボックスを設け、プルボックスへの配管固定方法にて伸縮への対応をした。プルボックス上部の配管固定は一般的な工法であるボックスコネクタを使用
し、下部の配管はプルボックス内へ貫通させるのみで終えた。下部配管をフレキシブルにすること
で、上下方向の伸縮に対して力を分散するようにした(写真２参照)。
またすべてのボルトナットでの固定はダブルナットで行い締付の確認を徹底した。

中部本部 内線部
工事第二グループ／猪口 秀昭中部本部 内線部
技術グループ／小林 祐介式2

中部電力ＭＩＲＡＩ ＴＯＷＥＲ（旧 名古屋テレビ塔）における電気設備改修工事事例

L ≧ 1.2（σ+d）
L ：免震余長(mm)σ：免震クリアランス(今回600mm)
d ：ケーブルの固定点間の距離(mm)今回、ケーブルラックを途中で縁切りすることで必要な免震クリアランスを確保することとした。またケーブルはそれぞれのケーブルラック末端の子桁で固定した場合、ケーブルの固定点間の

写真２

プルボックス内の下部配管（２）鉄塔部配管内の配線（１）で敷設した配管にケーブルを施工するため計画した。課題としては下からケーブルを配管内に通し引き上げる際、パワーボールなど途中の支持が取れないことで、最大CVT150sqを60m、約330kgを最上部にセットしたウィンチ

距離は、1,100mmとなるため、式2より免震余長が2,040mm以上になるように計画した。
本工事では免震余長は鉄塔の屋根付近でしか取れず、屋根は折半屋根となっているため、総重量約100kgの余長ケーブルを直接乗せることができない。そこで写真３のような形で施工した。固定点以外はケーブルを固定することなく、中間でダクターにケーブルを掛けることで限られたスペースで必要とされる免震余長を確保し施工することができた。

のみで引き上げられるように検討する必要があった。
（図１参照）

図1

ウィンチとケーブル間で使用する機材

図1のように、配線には上層部に設置したウィ
ンチ、金車、ロープ、よりもどし、ケーブルグリップを使用する。それぞれの耐荷重がケーブルの荷重に対して安全率3以上となるように機材選定
し施工計画を立て施工に努めた。また配線後のケーブルは配管口元に専用のストッパーを取付けることで支持している。

4. 2 免震施工
鉄塔の免震化に伴い水平方向に600mm、鉛直
方向に50mmの免震クリアランスが要求された。
またそれに伴いケーブルも地震の際、塔体の動きで損傷を受けない余長（免震余長）を設ける必要

写真3

免震施工（写真は施工中のもの）

5 おわりに地元のランドマーク的存在ということもあり、施工中にはテレビ局による取材が現場内へ入るな
ど、周囲の関心の高さを感じることが度々あった。
施工にあたり、建築主である名古屋テレビ塔㈱をはじめ、㈱日建設計、㈱竹中工務店の方々のご協力があり、優れた施工を実現することができた。
関係者の方々に改めて感謝の意を表する。

があった。一般的に免震余長は、固定点間のケーブルの長さで、式2で計算することができる。
49

ＢＩＭを活用したケーブル布設の取り組み
ＢＩＭを活用したケーブル布設の取り組み

1 はじめに3 設備の概要

BIMとは、Building Information Modeling

今回の工事では、特高変電所の各フィーダよりの略称で、「建物を情報で形成する」を意味して増設したF変台とG変台へそれぞれ3.3kVCVTいる。
コンピューター上の3D空間に現実と同じ建325sqの高圧ケーブルで送っている。キュービ

物の仮想モデルを造り、そこから得られる情報にクルの主たる機能は以下の通りである。

より、企画設計から施工維持管理まで活用できる
仕組みを表す。BIMの中には、形状、仕様などの受変電設備「Ｆ変台」（増設）

資材情報や、属性、メーカーなど様々な情報が含

・受電用遮断器

まれている。その付加価値の高い情報を建築物のライフサイクルへ展開することが可能である。
（図

7.2kV VCB 600A
・変圧器
3.3kV3φTr（油入）：2,000kVA×２

1参照）

・高圧進相コンデンサ
3.3kV3φSC（油入）：213kvar×４
受変電設備「Ｇ変台」（増設）
・受電用遮断器
7.2kV VCB 600A
・変圧器
3.3kV3φTr（油入）：2,000kVA×１
図１

ライフサイクル3.3kV1φTr（油入）：500kVA×１
・高圧進相コンデンサ

近年の建設業界では、建物の設計時及び工事着

3.3kV3φSC（油入）：213kvar×２

工の早い段階からこのBIMを活用し、建物や設備を見える化して施工に取り組む流れにある。これ
は業務効率化と施工品質の向上に貢献すると共4 施工上の課題とテーマに、次世代のスタンダードになると期待されてい本案件では、隣接する工場が稼働中のため、３る。建築の設計段階から携わることにより、設計

つの課題をあげた。

時と竣工時との工事内容の乖離を解消し、建設計（１）生産への影響をださない画の精度向上にも寄与する。今回、このBIMを活（２）工事期間中の安全への配慮用した施工事例について紹介する。

（３）短工期での施工
また、新築建物と異なり、既存建物は干渉物が2 施設の概要

多数ある中での工事であった。工期内に工事を完成するには、綿密な工事計画と建築の過程をわか【対象物件】機械工場

りやすくする工夫を必要とし、見えない課題も出【発 注 者】株式会社竹中工務店

ることが予想された。そこで我々のテーマとして【工

掲げたのは手戻りの少ない施工であった。

期】令和元年10月 ～ 令和2年10月【建物用途】工 場【建築面積】12,713.47㎡【延床面積】12,713.47㎡ 地上１階 Ｓ造【工事種別】改修工事（大規模）

5 施工上の対策
5. 1 ワークフローについてこれらを満足するために、既存建物の調査段階
で、建築や設備の位置調整及び細部に至る収まり

50

岡崎支店 営業部
技術グループ／福田 幹久

岡崎支店 刈谷営業所
工事グループ／児玉 晃豊岡崎支店 刈谷営業所
工事グループ／坂井 英二ＢＩＭを活用したケーブル布設の取り組みの検討が必要であると考えた。従来の方法は、各建設業者の平面図・立面図・断面図などを集約した総合図で施工方法を検討し、予想されるリスクへの対策を講じて、安全管理や工程の組立を行っていた。
（図2参照）

図4

クラウド上での干渉チェック

5. 2 施工方法と現場の見える化
限られた工期の中で効率よく現場で施工できる
よう、バスダクトなど製作期間の要する資材を先行して作図し、収まりの事前検討を行った。
（図
5-1、写真1参照）
図2

従来の検討方法

本案件では掲げたテーマにもとづき、元請建設業者と協調をとり計画段階からBIMを活用することで解決を図った。元請建設業者が中心となり、StreamBIMと言うクラウド上に意匠、建築、既存建物、設備、電気、などのIFCファイルをアップロードして総合的な干渉チェックを行った。このIFCファイルを共通のフォーマットに使用することで他業者同士のCADソフトの互換性問題も

図5-1

施工前（バスダクト）解消した。早期に問題点を洗い出し解決策改善策を講じ、工程の遅延防止に努めた。
（図3、
図4参照）

写真1

施工後

続いてケーブルラック及びケーブルの作図により、収まりや作業時のルート確認を検討した。
（図
5-2、写真2参照）工事の際、配線ルート上に作図を掲示し幹線ケーブルの布設を行った。図5-3
は写真2に掲示している3D図で天井から見下ろ
図3

クラウド上のアップロード

した様子を表している。このように作業担当者目
線で作図した3D図を掲示することにより、現場の見える化を図り配線ミスの防止に役立てた。
51

ＢＩＭを活用したケーブル布設の取り組み

図5-5
図5-2

ケーブル（電線）断面図

施工前（ケーブルラック・ケーブル）仕様

CVT150ｍ㎡

全長

26.794ｍ（a地点 ～ b地点）

曲がり半径

写真2

施工後

図5-6

BIMの情報

表１

電線数量表

390mm

計測条件

電線

測定値

測定場所

BIMの情報CVT15026.794m

現地で実測

CVT15026.5m

a地点～ b地点
バスダクト末端～分電盤末端

表1に示す通り、BIMによる測定値と現場の実測値はほぼ同数量であることが確認できた。実際現場では、実測値に作業の経験や勘を加えた補給数量を見込んでおり、回線ごとに余長のバラツキが生じていた。そこで残りの電線は、BIMの情報をもとに電線発注リストの数量を見直し、資材発
図5-3

幹線ケーブル布設図

5. 3 BIMによるケーブル布設の取組注を行った。結果は、電線1回線あたりの数量を低減し、電線拾いの労力削減に貢献した。
（表2参照）

低圧幹線ケーブル布設の際、CADによるBIM

表2の情報と現地での実測値による検証を行った。その結果は以下の通りである。
（図5-4、図5-5、図5-6参照）

図5-452ケーブル(電線)布設図

電線発注数量表

種

回線数

BIM による
発注数量

従来の図面
による数量

CVT250

2

340

348

▲

CVT200

11

1219

1233

▲ 14

CTV150

37

5692

5941

▲249

CTV100

120

6115

6168

▲ 53

CTV 60

5

670

682

▲ 12

CTV38以下

12

1100

1104

▲

線

差分
8

4

ＢＩＭを活用したケーブル布設の取り組み

6 おわりに
今回の改修工事では、精度の高い3D建築図をもとにBIMでの多岐にわたる設備の検討を行った。作成したBIMデータを電線発注及び幹線ケー
ブル布設に利用し、担当者業務の負担軽減と工事原価の圧縮、施工品質向上に取り組んだ。これにより、施工品質の確保とコストのスリム化を図り、工程に遅れがなく、手戻りの少ない施工につながった。
（図6-1、写真3、図6-2、写真4参照）
写真4

施工後

7 今後の展望今後、建設の企画立案の段階からBIMを利用することは、無理のない工程の組立や施工品質の向上、工事内容の乖離解消など、幅広い分野で役立
図6-1

施工前

つと考える。安全についても見える化された情報を、リスクアセスメントに反映させ、安全対策の向上に展開できると考える。また、ICT（情報通信技術）の普及により、様々な場所からクラウドやリモートワークなどのやり取りが可能なことも、業務効率化とワークライフバランスの実現に大きく寄与できると考える。建設工事の在り方が変わり、BIMの情報を活用した取り組みが現在以上に発展することを期待したい。

写真3

施工後

図6-2

施工前

53

高圧受変電設備のリニューアル事例
高圧受変電設備のリニューアル事例

1 はじめに

2. 2 高圧受変電設備の更新概要

本事例の施設は、愛知県豊橋市にある市立の病

・低圧絶縁監視装置（IGR）付院で、救命救急センターを備え、東三河の基幹病・低圧側にて各系統をACBにてラップ切替え可能
a. 一般系

院としての役割を担っており、地域の地域がん診

特高1系・2系の商用受電（ラップ切替）

療拠点病院でもある。今回、病院自体の災害対策

高圧配電盤：8フィーダー（予備スペース含む）

強化に関する電気設備の信頼性・保守性・利便性

変圧器容量：スコットTr 6.6kV/210-105Vの向上を目的として、高圧受変電設備の整備、非（750kVA×2）

常時の医療行為に必要な電力を3日間程度供給で：3φ3WTr 6.6kV/420V

きる自家用発電機設備の整備を行った。

（1000kVA×2）：3φ4WTr 6.6kV/380-220V

工事については、救命救急病院を維持しながらの更新計画であり、施設を停止させた場合、人命（750kVA×1）に係る影響が非常に大きいため、厳しい制約の中コンデンサ容量：160kvar+106kvarで作業を進める必要があった。
従って、すべての施設を停止させるのではなく、

b. 保安系
特高1系・2系の商用受電（ラップ切替）+発電機

仮設設備や新旧併設運用等により各施設を部分的系受電に停止しながら切替え作業を行うなどプロセスの（商用停電時自動切替え及び復電時、瞬時連系

検討が必要であった。

切替え可能）

本稿では、この更新計画と施工の事例について

高圧配電盤：8フィーダー（予備スペース含む）
外部高圧接続盤からの給電可能記載する。

変圧器容量：スコットTr 6.6kV/210-105V（750kVA×1）

2 既設建物および更新設備の概要：3φ3WTr 6.6kV/420V（1000kVA×2）

１）既設建物概要
主用途：病院：3φ4WTr 6.6kV/380-220V

竣 工：1996年（750kVA×1）：3φ3WTr 6.6kV/210V

２）更新工事概要
受電方式の高圧2回線受電方式（本線・予備線）（750kVA×1）

を、特別高圧受変電設備に新設し、以降高圧フィ

コンデンサ容量：160kvar×3

ーダー 6回線（一般系2回線、保安系2回線、準c. 準保安系

保安系2回線）と先行で発電機設備を新設し高圧

特高1系・2系の商用受電(ラップ切替)+発電機

フィーダー 2回線（保安系1回線、準保安系1回線）

系受電（商用停電時自動切替え及び復電時、瞬の更新を行った。また、既設高圧受変電設備・電時連系切替え可能）力監視設備の更新、及び、二次側低圧幹線の切替

高圧配電盤：7フィーダー（予備スペース含む）

え工事を行った。

変圧器容量：スコットTr 6.6kV/210-105V（750kVA×1）

2. 1 特別高圧受変電設備の概要：3φ3WTr 6.6kV/420V

・77kV本線・予備線バイパスVCT2回線受電方式（1000kVA×2）・最大需用電力：約2,800kW：3φ3WTr 6.6kV/210V

・C-GISキュービクル式（750kVA×2）

・変圧器容量：77kV/6.6kV 5,000kVA×2台

コンデンサ容量：160kvar+106kvar

・高圧配電盤：1系・2系 各8フィーダー

表１に新旧受変電・発電機設備概要を示す。

（予備スペース含む）
54

岐阜支店 営業部
技術グループ／山下 竹彦更新旧受変電・発電機設備概要表
新

前

更

新

後

6.6kV高圧受電（本線・予備線）

77kV特別高圧受電 2回線受電方式
6.6kV高圧受電（一般系：2回線・保安系：2回線・準保安系：2回線）

低圧系統

一般系・保安系・準保安系（計3系統）

一般系・保安系・準保安系（計3系統）

変スコット：500kVA×1
スコット：1,000kVA×2
3φ：500kVA×1
3φ：1,500kVA×2
3φ：1,000kVA×5
3φ：750kVA×2

スコット：750kVA×4
3φ：750kVA×5
3φ：1,000kVA×6

受電方式

高圧受変電設備

圧

器

発電機設備

高圧切替方式

ループ切替

ラップ切替

発電機との
切替方式

停電時：自動切替
復電時：半自動切替

停電時：自動切替
復電時：半自動切替（瞬時連携切替）

低圧切替方式

該当なし

ラップ切替

用途・容量

非常用：2,000kVA×1
常 用：500kVA×2

非常用：2,000kVA×2
デュアルフューエル方式：1台
液体燃料専焼方式：1台

出力電圧6,600V

6,600V

原機

非常用：ガスタービン
常 用：ガスエンジン

ガスタービン料

非常用：A重油
常 用：都市ガス

デュアルフューエル方式：都市ガスorA重油
液体燃料専焼方式：A重油

A重油用：30,000L×2

A重油用：110,000L

動

燃

燃料タンク

2. 3 発電機設備の更新概要

各RSTから伝送された情報を、単線結線図に表・ガスタービン発電設備：2,000kVA×2

示し設備監視を行う。

（デュアルフューエル方式1台＋液体燃料専焼

高圧受変電設備のリニューアル事例

表1・押し釦式操作パネル：GP
非常用自家発電設備に対して、遠方からの発停

方式1台）
・燃料：特A重油・都市ガス13A

操作を行う。

・主燃料槽：鋼板製溶接構造(SF二重殻)

遠方操作はRST盤を経由せず、現場盤と直送回

110,000L

路によるインタフェースとし、必要な状態信号

・高圧配電盤：No,1・No,2 各4フィーダー（予備スペース含む)

2. 4 電力監視設備の更新概要
・リモートステーション：RST盤

は、RST盤を経由しネットワーク経由で状態表示する。

2. 5 二次側低圧幹線切替え概要
既設高圧受変電設備低圧配電盤より送電の低圧

各部屋にRST盤を設置し、受変電設備の状態・幹線を新設高圧受変電設備低圧配電盤までケーブ

故障、計測、計量信号を監視対象とし、RST盤

ル及びバスダクトの接続延長を行い、新設高圧受面に大型ディスプレイを配置して全体単線結線

変電設備からの送電に切替える。

図をモニタリングすることを可能とする。

・幹線切替え回線数：計191回線

また、認証済のノートＰＣを用いて監視用ネッ

一般系電灯：27回線

トワークに接続することで、監視画面の閲覧が一般系動力(420V)：6回線可能となる。

保安系電灯：38回線

・サーバステーション：SVS

保安系動力(420V)：44回線

サーバ（GCS）で表示する監視画面を大型液保安系動力(210V)：17回線

晶ディスプレイに表示する。

保安系動力(380V)：バスダクト1,200A：1

GCSは冗長化されており、メイン機がダウン

回線した場合には、サブ機に自動切換を行うことで、

準保安系電灯：18回線

監視を継続することが可能となる。

準保安系動力(420V)：23回線

・監視操作卓：OP1,OP2（※バスダクト1,500A：1回線）
55

高圧受変電設備のリニューアル事例

準保安系動力(210V)：１７回線（※バスダクト2,500A：１回線）

3 機器更新及び切替えのステップ
今回の機器更新及び切替え工事作業は、病院を稼働しながら行う難易度の高い作業であった。そのため綿密な現場調査を行い、特に新旧切替え作
業に関して所要時間、救済する負荷などをお客様と事前に検討し、切替え手順や方法について決定

図2

高圧引込（予備線）切替え

３）非常用発電機設備回路の構築１した。また、各施設の停止時間を最小限にするた

停止状態にした既設常用発電機A1台を切離し、め、施設ごとに必要人数を把握し人員配置を計画

発電機設備の予備フィーダーより切替え接続すし作業を行った。

る。
（図3参照）

3. 1 特別高圧受変電設備・発電機設備
特別高圧受変電所については、病院敷地内の計
画スペースに特別高圧受変電設備・発電機設備を先行し新設することが出来た。
特別高圧受変電設備受電後に、既設の高圧引込（本線・予備線）を1ケ月以内に撤去する必要があ
り、新設の特別高圧受変電所から既設の高圧受変電設備と、発電機設備についても既設の発電機設

図3

非常用発電機回路の構築1

備撤去前の新設発電機設備から既設の高圧受変電設備へ仮送電を行った。

４）非常用発電機設備回路の構築2及び受電切替え

以下に更新ステップを単線結線図で示す。
１）特別高圧受変電設備・発電機設備の新設：図
１参照

図4

図1

特別高圧受変電設備・発電機設備の新設

２）高圧引込（予備線）切替え
既設高圧受変電設備の高圧引込（予備線）を切

非常用発電機回路の構築2

既設非常用発電機Cを切離し、その主遮断器部
分に電圧継電器を増設する。また、発電機設備の予備フィーダーより既設非常用発電機用遮断器へ切替え接続する。
（図4参照）

離し、特別高圧受変電設備の予備フィーダーより

常用・予備回線が仮設に接続されたため、既設既設高圧受変電設備の予備線側に接続した後送電

高圧受変電設備の受電を本線側から予備線側に移する。また、既設常用発電機A,B2台を停止状態

行し、特別高圧受変電設備からの仮受電とする。

にする。
（図2参照）

５）高圧受電（本線）の切替え
既設高圧受変電設備の受電（本線側）を切離し、

56

ケーブルの本数が191回線あったため、作業時え接続する。これにより、既設高圧引込（本線・間の制約や、重要度の負荷に応じて1日に切替え予備線）は、切離されて撤去可能となる。
（図5参可能な回線数を1 ～ 10回線とし約3ケ月かけて照）作業を行う事とした。

高圧受変電設備のリニューアル事例

特別高圧受変電設備の予備フィーダーからに切替停止できない設備が多数あるため、事前に負荷電流を定期的に測定して、必要な負荷電流を算出
し、他施設又は、仮設発電機からの仮送電対応を計画した。

4 施工中に苦労した点
図5

高圧受電（本線）の切替え

本建物は救命救急センターを備えているため、高圧・低圧幹線の切替えに要する停電回数を可能な限り最小にしなければならず、また、停電でき

3. 2 高圧受変電設備ない回路へは仮設電源の供給が必要となり切替え

既設電気室に今回同様の高圧受変電設備を構築する範囲や時間帯について、病院関係者である先するスペースが無かったため、隣接する発電機室

生方を交え打合わせの機会を都度設けなければなに新設高圧受変電設備を設置できないか検討を行らなかった。

った。発電機室を新電気室に使用するために、既停電を伴う切替え作業については、リスクを最設の発電機設備が撤去可能となる様に更新を計画

小限に抑える計画とし、停電回数が増えてでも無した。
（図6参照）

理なくできる作業工程を組立て、手順書の作成とそれを基に作業を進めた。

5 おわりに病院施設の電気工事において、施工上のミスで停電となり設備を停止させることは、人命にかかわる重大災害に直結しリスクも大きい。
今回のような更新・切替え作業は、事前にお客
図6

全体単線結線図（更新完了時）

様と綿密な打合わせをしながらコミュニケーショ
ンを図り現場調査を繰り返し、作業手順書の作成

3. 3 電力監視設備など万全の計画を立て作業に臨むことが大切であ監視室に新設監視設備を仮に設置し、既設監視る。今後、建物の老朽化に伴う更新工事は多くな設備と併設しながら運用をする形で計画した。新り、施設を稼働しながら施工する条件が当たり前

設監視設備とリモートステーション盤を先行設置となる。新築工事とは性質が異なり、既設設備をさせ、新設機器の設置と監視設備へ接続、制御・十分に理解した上で、お客様施設の負荷状況の把状態監視・故障確認の試験を実施した。最後に既握、設備の状態等を踏まえ施工計画を作成し、お設高圧受変電設備の撤去後、既設監視設備を撤去

客様や関係者と多くのコミュニケーションの場をして、新設監視設備の本運用を開始した。

作り打合わせが重要となる。
今回の事例において、病院の関係者様をはじめ

3. 4 二次側低圧幹線ケーブル切替え
各施設の影響を最小限にするため、幹線ケーブとして工事に携わった方々、他業者の方々からの多大なご指導、ご協力に深く感謝を申し上げる。

ル切替え作業は休日夜間をメインに行った。幹線57

電灯分電盤電圧変更後、特注照明器具リニューアル事例
電灯分電盤電圧変更後、特注照明器具リニューアル事例

1 はじめに
近年省エネの観点から新築建物ではほぼLED
照明器具を採用している。既存の建物についても
LED照明器具に更新される傾向にある。
このような環境の中で、当該建物の照明器具類 ･
電灯分電盤の設備が44年以上経過していることから
・照明器具類の更新
・電灯分電盤の更新を目的として照明器具類･電灯分電盤のリニュー
アル工事をお客様に提案する事とした。客先要望により計画・設計・施工に携わり、既設の照明器
具が特注品である事と、照明器具の外観を変えないというコンセプトでLED照明器具への更新を実施した。
本稿では特注照明器具のLED化・電灯分電盤リニューアル工事について施工事例を記載する。

2 お客様からの要望事項
お客様からの本工事に対する要望事項を記載する。
・老朽化した特注照明器具のLED化
・特注照明器具の入力電圧を254Vから200Vに変更
・特注照明器具の外観は変更しない・施工日は休日（土・日・祝日）の日中のみ
・特注照明器具内箱に点検口を設け天井内調査用に使用する
これらの要望事項を満足させる電気設備のリニ
ューアル工事について、計画・設計・施工に従事した。

3 建物および更新設備の概要（１）建物概要
主用途：事務所ビル
竣 工：1973年
鉄骨鉄筋コンクリート造
地下1階 地上18階 PH1階
（２）既設特注照明器具・電灯分電盤の概要
特注照明器具 210台（写真1参照）
電灯盤 3φ4W 440-254V

58

写真1

既設特注照明器具

4 計画・設計・工事概要
計画については、特注照明器具類の台数も多く作業日が休日と制約され、作業環境も専用足場が必要となる。
また、設計については、照明器具類の入力電圧を変更しなければならず、先行して仮設電灯盤を設置し、通電後配線の切替え作業を行う必要がある。これらの作業を短期間で集中し取替えを行う
ことは事前の準備が最大の鍵となる。

岐阜支店 営業部
内線工事グループ／田中 篤志

特注照明器具比較表

5 リニューアル工事前の現状と問題点（１）現状の把握

6 問題点の検討と解決に向けた取り組み
問題点を検討する中で異電圧の併用について、

・竣工後44年以上経過し、電気設備が老朽化している
・入力電圧が254Vと標準電圧では対応できず、安定器が特注品となり高価で納期がかかる

当該施設のEPSにスペースがあり、仮の電灯分電盤を設置することが可能である点に着目し計画を進めた。
（１）電灯分電盤の入力電圧を変更

・特注照明器具で1台あたり2,400×900の間口を持ち、12台連結設置され開口寸法が決ま

・EPSのスペースに254Vで供給できる仮設電灯盤を設置する。更新前の照明器具はその仮設っている。天井仕上げ材がスチール製であるため開口を広げることは困難である
・照明器具は事務所エリアにあり、天井高5ｍの位置に取り付けられ、ランプ取替時は専用足場

電灯盤から254V給電し、更新後の特注照明器
具は既設の電灯分電盤を200Vの系統へ切替えた後給電を行う。
（図1参照）
これにより照明器具を更新したエリアは200V、を組立て6名程度の手をかけ行っている（２）特注照明器具取替・電圧の変更の問題点

更新前のエリアは254Vとすることができ、限・一度に特注照明器具を更新することは困難である
・一時的に特注照明器具は254Vと200Vの電源を併用する期間が発生する

電灯分電盤電圧変更後、特注照明器具リニューアル事例

表1

られた休日のみで作業計画を組立て可能なエリアを更新することができた。

・作業日は休日の2日間（取替作業用専用足場の組立・解体まで含む）と限られた日程である
59

電灯分電盤電圧変更後、特注照明器具リニューアル事例

このため製作する特注照明器具は当時の完成図
より5mm小さく作成し、メーカーへの要求として誤差寸法を0 ～－2mmの精度で指示し発注した。その他、施工精度を統一させる連結用の金具も作成し、特注照明器具連結の隙間を均一化する方法を採用した。
また上部カバーを脱着可能とし点検口に至るまでの取外し作業を少なくランプが外れ点検口になるよう工夫した。
（図2参照）

7 特注照明器具・電灯分電盤の更新ステップ
更新については、以下のステップで行うよう検討した。
（１）電灯分電盤の更新①既設キュービクルより1φ3W 210-105Vの幹線ケーブルを既設電灯分電盤手前まで
図1

EPS内仮254V盤設置イメージ図（２）特注照明器具の製作について
・特注照明器具のLED化・天井内調査用スペースを確保する。
特 注 照 明 器 具 が2,400×900の 間 口 を 持 ち
12台連結され、天井仕上げ材がスチール製である。照明器具一台の製作寸法の精度や取付け方
により開口不足が生じ最後の一台に影響を及ぼす可能性がある。当時の照明器具製作図は残っていたが、現地で寸法を確認すると器具寸法が最大で10mm違うことが判明した。

図2

60

配線
②特注照明器具まで新設ケーブルを配線③既設電灯分電盤横に254V用仮設電灯盤を設置④フロア停電し、既設電灯分電盤内のブレーカ類の更新と幹線ケーブルを接続替え⑤既設254V用幹線ケーブルと既設特注照明用ケーブルを254V用仮設電灯盤へ移設（２）特注照明器具の更新⑥事務所エリア養生⑦取替エリアに足場組立⑧特注照明器具の取替、200V用の新設ケーブ
ルを接続し、既設254V用のケーブルを撤去

特注照明器具製作図面

10 おわりに

⑩養生撤去
⑪清掃作業
特注照明器具を更新する都度この作業を繰り返す。当初予定では1回の取替にかかる照明器具台

お客様からの要望事項を受入れ、計画･設計･施工に携わり、且つ、時間的制約のある中でのリニ
ューアル工事は大変さもあったがやりがいもあり数を10台で計画していたが、施工方法の標準化や、繰り返し作業の時間短縮の効率化・作業の分業化により、15台の取替えができ、工期に余裕

無事故･無災害で竣工する事ができた。
省エネは国が進める重要施策であり、地球温暖化やCO2削減の観点からも重要な役割を果たしてを持たせた施工ができた。

いる。

8 施工中に苦労した点
・特注照明器具の器具寸法は現地寸法と完成図寸法で想定以上に差異があった
・特注照明器具を製作するまでに何度も現地調査を行い寸法誤差を最小にするよう製作図面の修正を行った

電灯分電盤電圧変更後、特注照明器具リニューアル事例⑨専用足場解体

当該建物のリニューアル工事は遅滞なく完了
し、現在もお客様に満足していただき使用されている。
本施工を竣工させるにあたり、お客様をはじめ関係各社の多大なご指導ご協力を頂き、深く感謝を申し上げる。

・外観は既設に合わせる為、モックアップを用意
し細部までお客様のイメージに合う形で確認を求めた
・照明器具取替え作業の環境が高所であった為、人員の配置･作業効率を配慮し無理のない工程を組立て、遅延が無いように臨んだ・事務所エリアでの作業であった為、什器類の養生･清掃には細心の注意を払い、専用足場の搬入･搬出も2名以上にて搬出入するなど注意して作業を行った・建物を使用しながらの工事となる為、振動や音が出る作業は事前確認を行い、作業員の動線についても配慮した

9 リニューアル計画実施の留意点
単に特注照明器具の更新であれば既設に合わせた照明器具類を製作し、同じように取替え作業を行う事で完了する。しかし、今回の様に先々の更新計画も踏まえ入力電圧200Vへ変更しイニシャ
ルコストやランニングコストも含めた計画･設計をしなければならず、容易ではない。
また、作業環境も考慮し、特注照明器具の製作
期間や図面作成･工事日程を反映し調査･打合せを進めなければならない。
リニューアル後の付加価値も含めトータル費用の削減と利便性の向上を図ることが重要である。

61

ＩＣＴ（情報通信技術）機器の活用に依る機能検査の効率化について
ＩＣＴ（情報通信技術）機器の活用に依る機能検査の効率化について

1 はじめに3 機能検査に想定される問題

本事例は、当社顧客であるセイコーエプソン

通常、機能検査を行う場合、事前に帳票を作成（株）の新製品開発・製造の拠点工場の新築工事し、その帳票を基に現場にて検査を行い、記入しであり、延べ床面積41,488.76㎡の大規模現場

た検査結果を後日提出用にまとめる（清書する）である。

ことが通常である。

当現場でも、竣工時期には機能検査業務が多く、検査時の業務効率化に対して検討すべき事項を検査時の業務効率化が必要不可欠であった。今回、以下に定めた。

ICT機器を活用し検査業務の効率化を試みた事例（1）検査記録の測定・記録として報告する。

（2）検査記録まとめ

2 建物概要

3. 1 検査記録の測定・記録
通常、検査者（測定者）は、各測定機器の数値

当工場は、塩尻市の広丘事業所内に増設する工を読み上げ、記入者に報告する。記入者は、測定場であり、当事業所内で最大収容を誇るメガフロ

者からの数値を手書きで帳票に記入する。読上げ、アーとして建設することとなった。1・2階は汎用

記入時に声が聞こえない、記入間違い等、何度も性の高い工場、3・4階はカスタマイズが可能なワ

確認することが多く、時間を要する。

ークスペースとして計画された建物である。当工場の概要を表1に示す。又、写真1に建設後の全測定値の読み上げ･記録（データ保存）が自動ならば、大幅な時間短縮が見込まれる。

景を示す。
表1

工場概要

建物名称

セイコーエプソン㈱広丘事業所
イノベーションB棟

所

長野県塩尻市大字広丘原新田80（広丘事業所内）

在

地

延べ床面積
構造・階数

延べ床面積：41,488.76㎡
Ｓ造 5階

当社工事区分

電気設備工事の内・動力設備（盤含む）
・電灯コンセント設備（盤含む）
・非常灯・誘導灯設備

3. 2 検査記録のまとめ
通常、現場で記入した測定記録は、手書きが多く後日、提出前にパソコン等で、帳票に再入力を行う。
現場で測定した結果が、直接パソコン等に記録、保管されれば、帳票の再入力に費やした時間や労力が大幅に減少できる。

3. 3 ICT機器の活用
機能検査時に懸念される検討事項を基に、タブ
レット、Bluetooth搭載測定器、SPIDERPLUSを用いて、以下の機能検査について活用を試みた。
（1）動力・電灯盤の絶縁抵抗測定（二次側負荷）（2）一般照度測定、非常照明照度測定＊コンセント試験（電圧・極性・回路確認）についても検討したが、統合接地の為、使用可
能な測定器が無い為、断念した。
図1、2に採用した測定機器、図3、4に採用したSPIDERPLUSのカタログの抜粋を示す。

写真１

62

工場全景写真長野支店 松本営業所
工事グループ／遠藤 健

長野支店 松本営業所
工事グループ／北澤 仁

図1

絶縁抵抗測定器（Bluetooth搭載）

ＩＣＴ（情報通信技術）機器の活用に依る機能検査の効率化について

図4

SPIDERPLUS（照度測定）

4 検査上の課題と対応について
4. 1 絶縁抵抗測定
事前にデータ入力（帳票作成）をPC上で行い、測定者（絶縁抵抗計の操作）と記録者（タブレッ
トの操作）の2名にて測定を行った。以下に測定
時の流れを表記する。
（1）測定前に、測定器とタブレットの通信（Bluetooth通信）設定を実施（2）通信確立後、タブレット上の平面図（写真2）に表記されているアイコンをタップし、該当盤のデータ画面を読込（写真3）（3）測定回路をタップし、絶縁抵抗測定器にて測定（4）測定結果がタブレット上に読み込まれる（5）各盤での全測定が終了した後、サーバへデー
タを保存（6）サーバより測定データをPCに保存（Excelデ

図2

照度測定器（Bluetooth搭載）ータ）し、帳票（図5）を整理実施した結果として、メリット・デメリットが判明した。
メリットとして以下が実感できた。
・検査記録が自動でタブレットに保存。
・検査後の帳票整理時間の削減
１面に対し、約10分程度の削減
・サーバに保存・閲覧が可能による進捗状況の情報共有が可能
デメリットとして以下を実感した。
・検査時間が通常より時間を要した。

図3

SPIDERPLUS（絶縁抵抗測定）

１面に対し、約15分程度の時間増（回路毎、タップして測定の為）・検査後の帳票整理時間が期待以下
63

ＩＣＴ（情報通信技術）機器の活用に依る機能検査の効率化について

検査記録が100以上の表記の為、電圧や照度と違い、整理時間にさほどの時間を要しない。

4. 2 照度測定
照度測定においても、上記4－1と同様に事前のデータ入力（帳票作成）をPC上で行い、測定者（照度計）と記録者（タブレット）の2名にて照度測定を行った。以下に測定時の流れを表記する。
（1）測定前に、測定器とタブレットの通信(Bluetooth通信)設定を実施（2）通信確立後、記録者がタブレット上の平面
図（写真4）に表記されているアイコンをタップし、データ画面を読込（写真5）（3）データ画面上の計測をタップした後、照度計で測定された結果がタブレット上に読み込まれる（写真6）（4）各ポイントが終了後、サーバへデータを保存

写真２

タブレット画面（絶縁測定時）（5）サーバより測定データをPCに保存（Excel
データ）し、帳票（図6、7）を整理実施した結果として、メリット・デメリットが判明した。
メリットとして以下が実感できた。
・検査記録が自動でタブレットに保存
数値の読み取り、記入時間の削減
313測定箇所を2班4名にて測定し約40分
で終了
・検査後の帳票整理時間の削減
313測定箇所
帳票整理時間約2時間削減
・サーバに保存・閲覧が可能による

写真3

タブレット画面（絶縁測定時）

進捗状況の情報共有が可能
デメリットとして以下を実感した。
・未記入データの削除時間の増
1フロアーを2班にて測定した為データ合成
時に、未記入データを削除する手間が必要。
・平均照度は、自動で計算できない
測定後の帳票整理が必要

図５64

絶縁抵抗測定帳票（提出分）

長野支店 松本営業所
工事グループ／斉藤 成紀写真5

図６

照度測定帳票（提出分）

図７

照度測定帳票（提出分）

ＩＣＴ（情報通信技術）機器の活用に依る機能検査の効率化について

写真4

長野支店 松本営業所
工事グループ／宮坂 瑛

タブレット画面（照度測定時）

タブレット画面（照度測定時）

5 おわりに今回、機能検査時における業務の効率化を、ICT機器を活用するという方法で試みた。
長野支店管内では初の試みの為、解らないことやデメリット等もあったが、照度測定に関してはかなりの効率化が図れたと考える。
（一般照明、
非常照明は、現場担当者のみで検査を終了）今回は採用できなかったがコンセント機能検査も照度測定と同様な結果が得られると推察する。
提出した帳票（図5、6、7）は、表記アイコンの大きさ等、これからも改善の余地はあると思うが、この実施結果を参考にし、更なる検討を継続することで、効率化が図れれば良いと考える。
最後に、上長をはじめとして、ICT機器の入手、
写真6

照度測定状況

使用アプリの申請等、関係各位には、多大の御協力をいただいたことに深く感謝いたします。

65

電気設備学会全国大会を終えて－当社が行った一般講演の論文を収録－
1．電気設備学会全国大会の概要

2．発表論文のＴＤレポートへの掲載
発表を行った論文を読むためには、大会に参加

一般社団法人電気設備学会の2021年（第39

（発表者、
聴講者、
座長）して論文集を入手する（電回）全国大会は、9月2日（木）、3日（金）の2日間、

気設備学会の専用HPよりダウンロードする）必オンラインで開催された。

要があり、一般的には論文を目にする機会は非常

当初、全国大会の開催方法は、新型コロナウイに少ない。そこで、一人でも多くの皆様に当社がルス感染症の感染防止対策を徹底することを前提発表した論文を読んでいただき、当社の技術力のに、
一般講演は現地（名古屋工業大学）にて発表し、高さを認識いただくことを目的に、TDレポート

聴講は現地での聴講に加えて、オンラインでの聴誌上に発表論文を掲載することとした。本掲載が講を可能とするように計画・準備されていた。し発表者およびご協力いただいた方々の労に少しでかしながら、新型コロナウイルス感染症の新規感も報いることができれば幸いである。

染者が一向に減少せず、逆に増加する状況を受け、電気設備学会内に設置している全国大会運営委員

3．おわりに会、実行委員会等で協議した結果、全ての講演（一学会発表を実施することや聴講することは、今般講演、開会式、特別講演、シンポジウム等）を後の業務に有益な情報を得られるはずである。発オンラインで開催することとし、オンライン大会

表形式がどのようになるかは不透明ではあるもの

本部を名古屋工業大学に設置することとなった。

の、来年度以降も全国大会は開催される予定であオンライン開催とはいえ、当社の地元名古屋にるので、是非積極的に発表・聴講いただくことをオンライン大会本部が設置されて開催されることお願いする。

から、例年以上に積極的に発表を行っていただき、最後になりましたが、発表論文の転載を快く許当社は総発表件数201件中、最も多い33件（内可いただいた、一般社団法人電気設備学会にお礼

線部門：23件、技術研究開発部：10件）の発表

申し上げます。

となった。特に、営業本部内線統括部におかれま
しては、各支店・方面本部への周知等一般講演の発表に対し大変なご尽力をいただいたことをこの紙面をもってお礼申し上げます。
また、今大会は、表1のように9会場に分かれ

表１ての開催であり、当社はＣ会場を除いた8会場で発表を実施しており、当社技術の幅の広さを大い会場にアピールした。

A

全分野（1ページ論文）/ 照明

B

計画[Ⅰ]

大学・高専等の教育機関からの発表が20％強でC

計画[Ⅱ]/ 基礎/ 装置 / 音響・映像/ その他

ある一方で、設備工事会社からの発表がほぼ半数

D

エネルギー / 防災・防犯

E

環境/ 制御 / 情報とから、電気設備学会全国大会は、実験・シミュ

F

雷/ 接地/ 高調波 / EMC/ EMI/ 絶縁

レーション結果に基づく理論的考察を発表するだ

G

施工[Ⅰ]

H

施工[Ⅱ]

I

施工[Ⅲ]/ 機器/ 材料・工具

ここで、今大会の発表分野ごとの発表者の所属について表2に示す。表2を見て分かるとおり、を占めている。特に、施工の分野については、ほぼ全数が設備工事会社からの発表である。このこけではなく、施工事例、省力化事例等の発表も数多く実施されていることが分かる。つまり、電気設備学会は、企業中心の学会であり、設備工事会社が活躍する学会であることがこの表からもお分
かりいただけるかと思う。
66

発表会場と発表分野

分野

技術研究開発部
技術企画グループ／山内 雅夫

表２

発表者

各分野における発表者の所属

計画[Ⅱ]/基礎/分野 全分野/エネルギー 環境/制御 雷/接地/
高調波/EMC 施工[Ⅰ]計画[Ⅰ] 装置/音響・映像/防災・防犯/情報
照明/その他/EMI/絶縁

大学・高専等

111

設備工事会社

6

10

8

5

ゼネコン

5

3

2

3

電力関連

1

0

1

0

2

その他
計

6

9

4

施工[Ⅲ]/
施工[Ⅱ] 機器/材料・
工具

計

9

0

1

5

46

4

7

21

20

11

92

5

0

0

0

0

18

0

0

0

4

8

6

7

4

5

7

6

0

1

1

37

29

21

21

22

22

22

21

22

21

201

※

※その他は、設計事務所、メーカー、コンサルタント等

図１

講演募集ポスター

図２

開催案内ポスター67

2021 年電気設備学会全国大会

A-6
某研究所における A 種接地と D 種接地の切り離しについて○竹岡

滉貴（㈱トーエネック）

Separation of electrical grounding for type A and type D in a laboratory
Koki TAKEOKA (TOENEC CORPORATION)
キーワード：研究機器，接地，受変電設備
め、接地は筺体を D 種、高圧機器を A 種と区別させた。さらに

１．はじめにキュービクル内で用いた D 種接地は専用 D 種接地のものとし、本件では、多数の機器を設置する研究施設の新築工事の中で、キュービクル内での影響を精密機器に及ぼさないような処置を機器に配慮した接地方法を紹介する。

施した（図 1、図 2）。

当該研究施設で使用される機器は精密機器が多く、接地の取り扱いにも十分注意が必要である。キュービクル式受電設備では保安用接地の共用・連接接地が可能であるが、それを行った
場合、キュービクル側で問題が起こった際に精密機器にも影響を及ぼす可能性が考えられる。これは機器の入れ替えや研究結果の妨げにも繋がる。
本工事では、電気主任技術者の御意向を含めキュービクル式
受電設備の接地方法を細分化した。
２．建物概要建設地 ：京都府
用途

図１

：研究所

接地工事の概略図

延床面積：4,092 ㎡地上 3 階
構造

４．おわりに：S 造

本稿では精密機器に配慮した保安用接地の分離の事例について記載した。また紙面の都合で記載できなかったが、精密機器へ

３．本工事の接地方法の問題点と対策の機能用接地も専用接地とした。今後は今回の経験を基にニーキュービクル式受電設備における共用・連接接地が可能な条件として内線規程により高圧機器の A 種、キュービクル内の機ズに沿った技術提案に努めていきたい。

器の C 種、D 種及びキュービクルの外箱に施す D 種がある。

最後に工事が滞りなく、計画通りに竣工することができ、関係各位の多大なご指導、ご協力に深く感謝致します。

この方法だと前述の通り精密機器に影響を及ぼす恐れがあるた

図２

キュービクル式受電設備の接地方式

-6-

68

Copyright © 2021 IEIEJ

2021 年電気設備学会全国大会

A-8

-8-

Copyright © 2021 IEIEJ

69

2021 年電気設備学会全国大会

B-17
ビッグデータを活用した設計業務支援ツールの開発○寺前紀幸，古守昌彦，三井佑悟（株式会社トーエネック）
Development of Design Support Tool by Utilizing Big Data
TERAMAE Noriyuki，FURUMORI Masahiko， MITSUI Yugo (TOENEC CORPORATION)
キーワード：データベース、電気設備調査、負荷密度、業務効率化

１． はじめに現在、当社設計部署では、Ｄ＆Ｄデータ※１をベースとした施設用途ごとの各種原単位（ＶＡ／㎡など）の中
央値をまとめた負荷密度表をＥｘｃｅｌで作成し設計値の妥当性確認のために運用している。
その中で、
「近年の
省エネ機器普及で原単位も経年変化しているのでは？」「データの外れ値を処理すれば最適な中央値となるのでは？」との課題も見えてきた。そこで、簡単な操作かつ短時間で各種原単位を年次推移から予測でき、グラフによる可視化と毎年購入するＤ＆Ｄデータを効率よく反映できる設計業務支援ツールを開発した。
※１（一社）電気設備学会及び（一社）日本電設工業協会が毎年販売している新築ビルディング電気設備データ
ファイル
２． 設計業務支援ツール概要
２．１．ツールを活用した設計業務フロー
設計業務に必要な以下の３つの機能をツールに実装した。３つの機能の関係性を図１に示す。
（１）負荷密度表作成機能
管理者が必要な原単位を定め、Ｄ＆Ｄデータを活用して各種原単位の基準値算出および分布グラフを作成する。
（２）設計機能設計担当者は、設計条件と上記（１）基準値から自動算出される参考値を確認し、設計値を決定する。
（３）確認機能
上長は、上記（２）設計値の妥当性を確認する。再検討が必要な箇所があれば、ツール内で設計担当者にフィードバックする。

図２ 負荷密度表の一部（負荷密度表作成機能）（５）グラフ表示画面
任意の原単位に関して、最大・最小値、中央値、平均などの算出結果と負荷密度用基準値の設定可能なグラフ
表示画面（図３）を用意した。各グラフの主な機能は以下の通りである。

図１ 設計業務への設計業務支援ツール適用方法の概要

-97-

70

２．２．機能の概要
２．２．１．負荷密度表作成機能
中央値などの要約統計量の算出やグラフ作成、基準値の設定などにより負荷密度表を作成し、設計・確認機能において設計用データベースとして使用する。主な機能は以下の通りである。
（１）負荷密度表作成条件の設定
負荷密度表の施設用途や原単位などを設定する。
（２）施設用途の類似性検証機能
Ｄ＆Ｄデータの中には、データ件数が約３，０００件の工場などに対して、神社などは約１０件しかなく、少ないデータ件数から算出された中央値の信頼性は低い。
そこで、統計学的検定法であるｔ検定を用いて、施設用
途間の類似性を確認しその結果、類似性がある場合、それらを同じ施設用途として扱うことで中央値算出に用いるデータ件数を増やし、算出結果の信頼性を向上させた。
（３）自動外れ値除去機能
四分位範囲（ＩＱＲ）という指標を用いて上限値を上回るまたは下限値を下回る値は外れ値とみなし、解析データから除外し算出結果の信頼性を向上させた。
（４）負荷密度表表示画面
施設用途ごとの各種原単位の中央値を負荷密度表（図２）として表示する。

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2021 年電気設備学会全国大会②設計値・単位（図４の右から４、５列目））③設計担当者名（図４の右から３列目）④コメント（図４の右から２列目）（５）グラフ表示画面
設計・確認機能におけるグラフ表示画面は統一した設計用データベースを使用するために、ヒストグラムの階級数以外の条件変更を不可とし、負荷密度表で入力された「設計値」が各種グラフ上に表示され自身が設計した
値とＤ＆Ｄデータの比較を容易に可能とした。
２．２．３．確認機能
確認機能の内容は、設計機能と基本的に同じである。
負荷密度表表示画面にて必要に応じ「助言」欄（図４の最後列）に設計担当者に対するアドバイス等を記載した
フィードバックを可能とし、ツール上で設計担当者と上長間で設計値の合意を容易に得ることが可能となった。

①散布図（図３の左側）
原単位の大まかな関係性を把握し、Ｄ＆Ｄデータに含まれている異常に値が大きい・小さいなどの外れ値の容
易な確認、手動による除去作業を可能とした。
②年次傾向グラフ（図３の中央）
原単位の年代毎の年次推移を把握し、年代別の原単位の中央値から線形近似式を導出し、数年後の原単位予想を可能とした。また、負荷密度用の基準値を必要に応じて設定可能とした。
③ヒストグラム（図３の右側）
原単位に関するデータ分布を把握し、中央値や設定した基準値を表示し、妥当性確認を可能とした。

図３ グラフ表示画面（負荷密度表作成機能）（６）グラフ及び負荷密度表の印刷
グラフ及び負荷密度表の印刷、ＰＤＦファイルの保存、
Ｅｘｃｅｌ出力を可能とした。
２．２．２．設計機能
設計担当者の設計作業の効率化および知識習得に寄与するため、以下の機能を搭載した。
（１）設計対象物件の概要情報入力
設計対象物件に関する延床面積などの情報を入力する。
（２）設計算出項目の設定
変圧器容量などの負荷密度表での対象項目を選択する。
（３）負荷密度表表示画面
設計対象である 1 つの施設用途に関する各種原単位の情報を集約した表（図４）を表示する。図２と比較して以下の項目を追加している。
①年次傾向グラフの線形近似式からの予想原単位と参照
値（図４の左から６、７列目）

３． ツール成果
試用した結果、負荷密度表作成機能では、平均値や中央値などの要約統計量の算出やグラフによる算出根拠の可視化によって従来よりも作成・確認時間が削減され業務効率化に繋がった。また、外れ値除去や年次傾向等を考慮した負荷密度表の作成が可能となり算出結果の信頼性向上に繋がった。
設計機能では延べ面積換算だけでなく年次傾向からの予想値を各種設計値の決定に考慮でき、設計担当者のス
キル向上に繋がった。また、グラフ表示機能において設計値と各種データの比較が容易になり設計時の過不足防止に繋がった。
４． 今後の展開
現時点では、ビッグデータを活用した設計業務支援ツールを開発・試行し、業務効率化の有用性を確認した段階である。今後は、全社大に展開し、改善要望に取り組
むとともに、受電方式や発電機仕様などの数値以外の傾向分析もできる機能を追加搭載し、設計基準の標準化と業務効率化に繋げていきたい。

図４ 負荷密度表の一部（設計機能及び確認機能）-98-

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B-18
ＢＩＭを活用した設計業務の省力化・効率化の検討○小山卓也，竹内稚登，古田純，小林庄二郎，淵上尚子，濵田純子（株式会社トーエネック）
Study on Design Labor Saving and Efficiency by Utilizing BIM
KOYAMA Takuya，TAKEUCHI Wakato，FURUTA Jun，KOBAYASHI Shoujirou，
FUCHIGAMI Naoko，HAMADA Junko (TOENEC CORPORATION)
キーワード：ＢＩＭ，デジタルトランスフォーメーション，設計ワークフロー，業務効率化

１．はじめに最近、ＤＸ（デジタルトランスフォーメーション）という言葉が注目を浴びている。そのＤＸ推進の一つがＢＩＭであり、我が国でも官民一体の「日本版ＢＩＭ構築」への取組みが加速している。建設業界においてもＢＩＭが普及し始め、形状情報（３Ｄ）による納まり検討や干渉チェックを主体とした施工ＢＩＭによる生産性向上が進められている。本稿では、「サブコンの立場でＢＩＭを上手く活用して設計業務を省力化できないか？」について今後の課題も含めて報告する。
２．ＢＩＭの現状と対応ソフトの評価
電気設備では建築（意匠・構造）や機械設備に比べあまりＢＩＭが普及していないのが現状である。その理由としては、機械設備に比べ建築との取り合いが限定的、扱う機器や数量が非常に多い、機器メーカーのＢＩＭオ
ブジェクトが進んでいない等が考えられる。一方、国の施策もあり建築分野のＢＩＭは急速に普及してきている。
現在、設計部署で主体的に使用しているＣＡＤソフト
はＴｆａｓであるが、今回、代表４社のＢＩＭ対応ソフトの使い勝手や互換性をベンダーヒアリング、試用等により評価した。その結果、操作性・拡張性と顧客要求の観点からＲｅｂｒｏをベースに設計業務の省力化の検討をすることとした。ソフトの主な特徴を表１に示す。
表１ ＢＩＭ対応ソフトの特徴
ソフト名
Revit
Rebro
Tfas
CADEWA

特 徴
ユーザーによるアプリ開発やカスタマイズが可能
Excel に出力できる属性情報の項目が多い
ワンクリックで機能を実行でき、
ボタンアイコンの種類が多い
図面チェック機能が豊富

３.２．ＢＩＭ設計ワークフローの整備
ＢＩＭを活用して電気設備設計業務の省力化・効率化に繋げるためのワークフローを図１に示す。
ベースとなる各室諸元表（部屋単位の機器リスト）
自動展開
機器プロット自動配置（適宜手動で適正化）

機器数量抽出（概算）

共通の機能
系統・回路構成 （ＢＩＭソフト画面上で操作）※２Ｄ平面図画面で回路番号等の属性情報を簡易付加
属性情報の出力（CSV 形式）

連携
盤リスト
計算書
系統図自動作成

３．ＢＩＭ設計ワークフローの確立
３.１．電気設備設計でのＢＩＭ活用の考え方
電気設備で扱う機器・数量は非常に多く、すべてを３

自動展開
機器・配線数量抽出（積算）
SPIDER PLUS 連携（施工）

図１ 設計ワークフロー（将来像）

-99-

72

Ｄモデル化すると設計業務に過度な負担となる。
３Ｄ活用としては、キュービクルや盤類、発電機などの大型機器の設置スペースと保有距離の確認に加え、メインルートとなるケーブルラックやバスダクトの梁やダ
クトとの可視化で有効である。
属性情報活用としては、盤の二次側の小型機器やケーブルに対し、ＢＩＭ対応ソフト上で２Ｄ平面図に回路番
号や容量等の情報を付加して諸元表、
平面図、
盤リスト、
各種計算書を連動させることにより共通する値の不整合を減らすことができる。これは、変更や修正対応には効果的である。
電気設備設計におけるＢＩＭ活用手法として、３Ｄによる取り合いよりもＢＩＭ対応ソフトの属性情報を活用した設計の自動化が業務省力化に有効であると考えた。

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業務の流れは従来の設計作業と大きく変わらないが、設計者の「判断が必要な部分」と「判断を要しない部分」
を明確にすることが重要である。判断が必要な部分としては、主要スペース検討や幹線ルート検討、回路構成などが該当する。一方、判断を要しない部分としては、プ
ロット作成や負荷集計などが該当し、自動化させることで省力化できる。また、ＢＩＭ対応ソフトの画面上で「判断が必要な部分」の作業を容易に行える仕組みを構築することでペーパーレス化にも貢献できる。
４．具体的取組み（ツールの整備）
４.１．Ｒｅｂｒｏ作図基準の整備
Ｒｅｂｒｏを使用するにあたり、オペレータの作業効率と２Ｄ図面としての見栄え標準化を図るため基準を設けた。具体的には文字フォント、線種・太さ、縮尺ごとの各サイズ等、作図の基本となる部分である。
今後は、実物件での運用を重ねるほか、本格的なＢＩ
Ｍ作図の準備を進めていく。
４.２．オブジェクトの整備
電気設備部材が現状十分ではないため、使用頻度が高い部材をユーザー部材として３３０個程度登録した。
（図２）また、同一部材における２Ｄ表現と３Ｄ表現での名
称や種類等の部材情報を統一させ、属性情報として有効的に活用できるように整備した。

図２ ユーザー部材登録部品
４.３．ＢＩＭ実績データの収集と蓄積
豊富な施工実績から、３Ｄ検討を行うための施工図や納まり図等のＣＡＤデータ整備・収集と蓄積に取り組んでいる。また、Ｅｘｃｅｌツールでキーワード検索から該当するＣＡＤデータを抽出できるようにした。共有データを活用することにより施工経験の少ない設計担当者
やＢＩＭオペレータでも容易に施工イメージがつきやす
く、納まり検討時間の短縮を図ることができる。
（図３）

図３ ＢＩＭ施工データ例（キュービクル下部）
４.４．ＢＩＭ対応ソフト連携ツールの試作連携ツールとして、図面の各シンボルに入力した属性
情報を既存の負荷容量集計表に自動で出力する仕組みを、
ＥｘｃｅｌのＶＢＡで試作した。Ｒｅｂｒｏの属性情報の活用により、負荷集計の手動作業が省略され、自動的に図４に示す負荷容量集計表の数値を出力できる。
設計担当に確認し、設計業務の省力化に寄与できるとの意見を得たため、今後は、Ｒｅｂｒｏの「盤管理」
、
「系
統管理」
の機能を利用して本格的に開発する方針とした。
幹線番号
又は名称

分電盤名称

電気方式

回路種別

コンセント
(FCU、
OA負荷以外)［kVA］

FCU コンセント（f 3) FC

［kVA］

照
明
（ f 1) L

［kVA］

Ｌ１０１

１Ｌ－１

単相3線

AC

15.00

18.00

5.00

Ｌ１０２

１Ｌ－２

単相3線

AC

8.00

5.00

3.00

OA 負荷
コンセント
（ f 4) OA
［kVA］

12.00

合計

設計負
荷電流

主幹器具
定格電流

［kVA］

［A］

［A］

38.00

190.00200

28.00

140.00150

図４ 試作したツールによる自動出力結果の一例
５．まとめ
現時点では、設計業務の省力化・効率化に向け、検討
するＢＩＭ対応ソフトを選定し、サブコンの立場でのＢ
ＩＭ設計ワークフローを整備した。またＢＩＭ設計ワー
クフローを構築するために、Ｒｅｂｒｏの作図基準設定やオブジェクト整備を進めるとともに、Ｒｅｂｒｏ属性
情報活用ツールを試作し業務効率化の有用性を確認した段階である。
今後は、将来の自動設計を見据え、まずは、「各室諸元表からの機器プロットの自動作成」と「平面図・盤リス
ト・計算書の連携ツール開発」を主に取り組んでいく。
将来的には、系統図の自動作成、積算システムとの連携による積算業務の効率化、ＳＰＩＤＥＲＰＬＵＳとの連携による施工業務の効率化に繋げていきたい。
最後に、官民挙げてのＢＩＭ標準ワークフローの整備やオブジェクト充実、各種情報の標準化が進み、多様な立場の方々が共創できるＢＩＭ時代が来ることを期待し
ている。

-100-

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

B-19

最適化手法と電気設備関連技術への適用に関する調査研究○小林 浩，棚橋 優（トーエネック），安井晋示（名古屋工業大学）
Research and Study on Applying Optimization Method to Electrical Facilities
KOBAYASHI Hiroshi，TANAHASHI Yu (TOENEC CORPORATION)，YASUI Shinji(Nagoya Institute of Technology)

キーワード：電気設備，最適化手法，AI，IoT，適用事例調査

 はじめに
最適化手法とは，各種問題に対する解を求める手法の総称であり，線形計画法やメタヒューリスティック手法が 知 ら れ て い る 。 ま た 最 近 で は ， AI （ Artificial
Intelligence，人工知能）や IoT（Internet of Things，
モノのインターネット）の普及が進みつつある。AI や最適化問題（Optimization Problem）
与えられた制約条件の下で、ある目的関数を最大または最小にする解を求める問題。
例）カーナビゲーション、乗換案内アプリ
経路の最適化であり、最適化手法に従ってコンピュータが最適解を出す。

IoT の普及により多くのデータの蓄積と活用が進むと，これまで以上に最適化手法の必要性も高まり，これまで適用されてこなかった分野への適用も進む可能性がある。
そこで，電気設備関連技術への適用の観点から，AI，
IoT，最適化手法のメリットや課題を整理するとともに，さらなる適用の可能性を検討した。本稿ではその概要を

2つのアプローチ
 数理計画最適性の保証を持った厳密解法。
問題例の規模が大きくなると計算量が急増（＝解けなくなる）。

図  最適化手法の定義と  つのアプローチ紹介する。なお，本調査研究は電気設備学会中部支部の自主研究として2019年度と2020年度に実施したものである。
 最適化手法の概要 最適化手法（最適化アルゴリズム）

チを適用することはできなくなる。
メタヒューリスティクスは最適性の保証を持たない近似解法である。問題の規模が大きくなると，問題を解くことは可能であるが，最適性が低下する。複雑な数理モ
デルにも適用ができるが，複雑の度合いも最適性を左右させる。

最適化手法とは，最適化問題に対して，最適解を求めるために編み出された数学的手法である。最適化問題とは，与えられた制約条件のもとで，ある目的関数を最大または最小にする解を求める問題である。例えば，カーナビゲーションや乗換案内アプリでは，経路の最適化問
題を扱っており，移動距離，所要時間，必要な費用など $, と最適化手法の比較
AI と最適化手法は，ある問題の最適解を求めるという点で共通した目的を持つ。それぞれの違いを明確にする
ため，表 1 に AI と最適化手法の比較結果を示す。
AI は最適化以外の用途を期待できる。一方，最適化手法が果たせる内容は最適化だけである。AI に必要なもの

を目的関数として，最適化手法に従い最適解を求めている。ある事象を最適化する際には，最適化問題として制
約条件や目的関数を明確にし，数理モデルにする必要がある。
図 1 のように，最適化手法は解を求めるアプローチによって，数理計画とメタヒューリスティクスの 2 つに分はビッグデータである。データ数が多ければ多いほど，データの傾向を明らかにする機会が増えるため良いとされる。逆に言えば，データ数が十分でないと，AI の活用は難しい。最適化手法を用いる場合は，数理モデルを定義することができればデータは不要である。
以上から，データ数に応じて両者の手法を使い分けるけられる。数理計画は，解の最適性の保証を持つ厳密解法である。代表的なものに線形計画法がある。問題の規模が大きくなると，計算量が激増し解くことが困難になる課題がある。
また，問題の数理モデルが非線形や非凸，
離散的といった複雑な形状をしている場合，本アプロー

ことが重要である。データが十分に蓄積されている場合
は AI の活用を検討し，データが存在しない場合や，データ数が少ない場合は，最適化手法を用いることを検討すべきである。

-101-74

 メタヒューリスティクス
最適性の保証を持たない近似解法。
問題例の規模が大きくなると最適性が低下。

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2021 年電気設備学会全国大会

項目
活用
範囲
必要な
もの
動作

表  $, と最適化手法の比較
AI
最適化手法
画像，音声，文章認 最適化
識，事象の予測最適化
ビッグデータ
数理モデル与えたデータから傾向を明らかにする算し，最も良いサイズを選定）
・ 概要説明通常，電線の導体サイズは安全上（許容電流と電圧降下）の規定を満たす範囲内で，イニシャルコストを最小にする観点から，より細いサイズが選定されている。これに対し，電力損失を含めたライフサイクルコストを最小にする観点から，より太い最適なサイズを選定した設計を「ECSO 設計」と呼び，その効果を試算した。仮に，
低圧 CVT ケーブルの導体サイズ（断面積）を 2 倍にア与えた数式（制約）から最適な条件を求める

 $,，,R7，最適化手法の電気設備関連技術への適用事
例調査 調査方法
 本調査研究では，最適化手法の電気設備関連技術への適用事例を調査した。なお，AI，IoT の分野も最適化とは関連が深いことから，広く情報を収集するため最適化のみに対象を絞らず，AI，IoT などの分野も含んで幅広く適用事例を調査した。調査対象には，論文や雑誌記事などの他に，Web サイトで公開されている情報なども含めた。
 調査結果概要
 調査した適用事例は 48 事例であった。調査研究報告書にはこれらを一覧表で整理した。一覧表では，適用事例毎に「情報」，「制約条件」，「評価関数」，「手法」の 4点を抽出して掲載した。それぞれの意味は次のとおりである。
① 情報（データ）：
どのような情報・データを活用して検討するか② 制約条件：検討の際に何を制約とするか③ 評価関数：何を最小化（あるいは最大化）したいのか，目的④ 手法：
どのような方法で計算・シミュレーションするか
上記 4 項目は，調査の主目的である最適化手法を説明するために抽出したものであるが，AI，IoT の分野の適用事例についても同じ 4 項目を用いて整理した。
本稿では，48 事例のうち 2 事例の概要を紹介する。
 電線・ケーブルの最適導体サイズ選定>@① 情報(データ)：負荷電流，電線・ケーブルインピーダンス② 制約条件：許容電流，許容電圧降下③ 評価関数：CO2 排出量，ピーク電力，電力損失の最小化④ 手法：全数探索（全ての電線・ケーブルサイズで計ップすると電力損失は 1/2 になる。損失率が 4％であれば 2％に低減でき，
すなわち従来比 2％の省エネとなる。
これにより，発電時 CO2 排出量を 2％削減でき，さらに省エネ効果だけでなく節電（ピークカット）効果も期待できる。
多数目的最適化手法を用いた配電系統の切替検討>@① 情報(データ)：電力負荷，配電線許容電流，配電線イ
ンピーダンス
② 制約条件：無停電，設備容量，系統電圧上下限制約，
SVR 上下限制約③ 評価関数：停電負荷容量，現地操作者移動距離，開閉器操作回数，現地操作者所要時間④ 手法：多数目的最適化アルゴリズム（NSGA-III(non-dominated sorting genetic algorithm III)・ 概要説明配電系統は，配電線工事の際の停電区間以外への迂回送電など，日常的に系統切替を実施している。配電系統
は他フィーダへの連系点も多く，負荷や電源の分布も多様であり，その稼働状況も時々刻々と変化している。そのため，系統切替実施時には，運用者の経験や勘に基づ
き，切替を行う連系点の絞り込みや操作手順の検討を行うことが多い。切替検討時に最適化を実施することで，さらなる効率化が実現できる可能性がある。
系統切替には停電区間の縮小，現地操作開閉器数の削
減，操作者の移動距離・時間の短縮などの複数の目的が存在し，これら目的の間にはトレードオフの関係がある。
そこで，系統切替問題を多数目的最適化手法として定式化し，運用者の選択すべき代替案として，多数のパレート最適解を導出した。
 $,，,R7，最適化手法の電気設備関連技術への新たな適用可能性の検討 適用事例の分類
調査した適用事例を，①受電設備・負荷設備・エネル
ギー設備，②電気系配線設計，③接地設計・安全保護，④アセット管理，⑤施工，⑥その他に分類し，最適化手-102-

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2021 年電気設備学会全国大会

法の電気設備関連技術への新たな適用可能性を検討した。
本稿では①～④について紹介する。
 受電設備・負荷設備・エネルギー設備

ルート（配線サイズも含め）の適切な選定により，配線損失を最適化（最小化）できる可能性がある。しかしながら，実際に配線損失を計算するには，配電系統の枝葉

高圧受電設備の変圧器では，容量選定の最適化がある。
変圧器は種類によって効率が最高となる負荷率が異なる。
そこで変圧器損失を最小化する負荷率で運用できるように変圧器容量を選定する必要があり，最適化の一つであると言える。従来の変圧器容量の選定は，将来の負荷増
加を見越すなどの観点から過剰であったと言われており，まで含めると計算量が膨大となり，計算量に見合う効果を得られるかが課題である。
 照明設計
照明設計では，例えば工場では照明器具の消費電力を低くするなど経済性を重視する傾向があり，商業施設では顧客の快適性を重視する傾向がある。これらの経済性

今後は最適化を検討する必要がある。
太陽光発電，蓄電池，空調熱源，発電機などのエネル
ギー設備を対象とした最適化には，マイクログリッドシ
ステムの最適運転計画，分散型電源の最適運用制御，エ
ネルギー最適運用計画，熱源最適運転，など比較的多くの最適化適用事例がある。

と快適性を例えばコストなどの一律の基準で評価することは容易ではない。このため最適化の適用が難しいと考
えられる。
また，
照明の快適性を示す指標の一つに照度があるが，照度だけでは快適性を評価することはできず，他の指標も合わせて評価する必要がある。しかし指標の基準が統 電気系配線設計
（１）分電盤配置
 需要家構内の配線設計の際には，負荷の重心に分電盤を置くと最も配線損失を低減できると従来から知られており，これは一種の最適化である。また，分電盤の位置
によって雷保護設計や電圧変動の大きさも変化すると考一されていないのが現状であり，今後の課題である。
一方，照明設計の省力化は，照度計算ソフトの開発などにより実現されつつある。オフィスなどでは照明器具
配置をパターン化しやすいため，将来自動最適設計が実現する可能性は高いと考えられる。
 接地設計・安全保護

えられる。これにより，面積，電力供給量，配線ロスの低減や，雷保護の信頼性など様々な制約条件が発生し，問題は複雑化する。評価関数には，配線ロス最小，配線
インピーダンス最小，雷被害最小などが挙げられ，それぞれの最適解が異なれば，多目的最適化問題となる。
（２）分電盤二次側配線設計（１）雷保護設計
雷保護設計では，SPD の最適配置が課題である。SPD
設置箇所が多い方が雷害リスクを低減できるが，許容できるコストには上限がある。雷害リスクが増えない範囲
で SPD 設置箇所や設置数を減らすことができれば，需
要家のコスト削減となる。雷害リスクとコストを適切に①配線サイズアップによる配線損失最適化（最小化）3.3.で紹介した事例では，配線サイズを通常の配線設計による選定サイズから 1 サイズアップし，配線損失を低減することを目指している。一方，通常の配線設計では，想定した負荷容量の 100%を使用できるように配線
サイズを選定する。しかしながら，実際に負荷容量の指標化し，両者を組み合わせた評価関数を作成し，その最小値を求めることで最適化できることが望ましい。
（２）接地設計
文献 3 は，直撃雷発生時の過電圧を電磁界解析をせずに簡易式で計算する手法の研究である。この研究は，接地設計において重要な接地極の位置を最適化することを100％を使用することは極めてまれである。つまり，配線サイズが大きめに選定されているのと同じである。よって，配線サイズを大きくして配線損失を最適化（最小化）する手法は，すでに実現されており，これ以上の最適化は不要であると考えることもできる。
一方，保護協調の観点では配線サイズが大きいことは目的としている。最適化のためには条件を変更しながら
電磁界解析などの計算を何度も行う必要がある。
しかし，
現実的には電磁界解析には１パターン数時間程度の計算時間がかかるので，この削減が課題である。
具体的には，落雷時に D 種接地と B 種接地間に発生する電圧を簡易な計算式で求める方法を開発し，誤差

望ましくない。仮に損失低減のために配線サイズを大きくすると許容電流も大きくなり，許容電流を安全に遮断できるように配線用遮断器のサイズを大きくする必要があり，イニシャルコストの増加につながるためである。
②配線ルートの選定による配線損失最適化（最小化）
敷地面積が大きい需要家や地域の配電系統では，配線10％程度で計算できることを検証している。このような簡易計算式を用いれば，多数のパターンを計算して最適な接地設計を行う最適化が可能になる。
ただし，何をもって最適とするかの評価関数の作成が難しいという課題がある。この研究では電圧計算式の検討のみを行っているが，最終的な目標はコストも含め他

-103-

76

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2021 年電気設備学会全国大会

の要素も考慮した最適な接地システムの提案である。その際の最適とは制約条件のもとでの最適化であり，現実にはイニシャルコストやランニングコストが制約条件に

 おわりに
 本調査研究では，最適化手法の電気設備関連技術へのさらなる適用の可能性を検討した。その結果，電気設備

該当すると考えられる。
 電気設備関連技術への新たな適用可能性 新たな適用可能性の整理
ここまでの調査結果，検討結果を最適化手法の適用可能性として整理し，表 2 に示す。従来から電気設備設計

分野に馴染みがある事例として，分電盤の最適配置に注
目し，具体的なケーススタディの方向性をまとめた。
2021 年度にはケーススタディを実施する予定である。
本稿は，以下に示す調査研究委員会の成果を取りまとめたものであり，委員各位に謝意を表する。
＜最適化手法と電気設備関連技術への適用に関する

で考えてきた内容がある意味での最適化であり，新たな価値のある最適化の適用可能性の有無は，実用性と新規性を付加できるかによる。
 ケーススタディの検討
電気設備分野では，様々な目的が複数存在する中で最適化するという状況が多い。また，過剰に安全設計され調査研究委員会＞
委員長：安井晋示（名古屋工業大学）                
委 員：澤村晋次（日建設計），近藤祥文（鹿島建設），
中山賀博（きんでん），久米任弘（パナソニック），伊藤裕幸（日東工業），大島正稔（河村電器産業），廣瀬和雅（愛知電機），野々山公亮（中部電力パワーグリッド）ているものに対し，コストダウンとリスクマネジメントの観点から最適化することが有用である。これらの要素を兼ね備え，かつ電気設備分野に馴染みがある事例として分電盤の最適配置に注目し，最適化手法適用のケース
スタディを行うこととした。
具体的には，ある限定されたエリアを想定し，配線設

幹 事：小林 浩，棚橋 優（トーエネック）
参加者：小森駿矢，HUANG Yantao（名古屋工業大学）
事務局：山内雅夫（電気設備学会）
文献
[1] 一般社団法人日本電線工業会 Web サイト

計条件や雷保護設計条件の制約の下で，分電盤の配置，変圧器容量をトータルで最適化する。想定条件を簡素化
すれば，設計パターンはある程度決められるため，設計パターンを全て計算して最適な設計を選択する。また，最適化問題としてモデリングができれば，定式化して最適化手法を適用する。このとき，雷保護設計のみ最適化

https://www.jcma2.jp/gijyutu/esco/index.html[2] 山崎，関崎，西崎，林田，石川，上西：「多数目的最適化手法を用いた配電系統切替時のパレート最適化の導出」，平成 30 年 電気学会 電力・エネルギー部
門大会講演論文集 CD-ROM，No. 135 (2018)[3] 小木曽, 小森, 安井, 山本, 小林：「ビル直撃雷による

接地線間過電圧発生メカニズムの考察」：電学論 B，手法を取り入れるなど，一部の評価関数への最適化手法
第 140 巻 3 号 pp.198-203（2020）の適用も検討する。
表  電気設備関連技術への最適化手法の適用可能性
表 2 最適化手法の適用可能性
情報（データ）
制約条件
評価関数
手法
 目的
ビル内の SPD のインパルス数無し
劣化メカニズム
IoT
 状態監視・寿命予測 ギャップ放電の発光
劣化度合い













B 種・D 種接地極配置の最適化SPD の最適配置

分電盤の
最適配置

変圧器容量選定

漏れ電流・漏れ電圧
温度
杭の配置・長さ
大地抵抗率
保護クラス（雷電流波形・波高値）
ビル内の配線ルート・長さ
接地極間電位差
階層間距離
分電盤配置
配線設計
雷保護設計
変圧器容量
変圧器容量と台数

接地極の離隔距離
杭からの離隔距離

接地極間電位差
SPD 処理エネルギー

最適化
（コスト）

SPD のクラス
SPD の個数SPD 処理エネルギー
分岐先の電圧

最適化
（リスク）

延床面積
電力供給量
ロスの低減
雷保護の信頼性要求される容量，ピーク

配電損失
配線インピーダンス
雷被害

多目的
最適化

コスト
故障リスク

最適化

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2021 年電気設備学会全国大会

D-1

燃料電池を含む直流マイクログリッドシステムの構築における
CO2 排出削減量の試算○西戸雄輝，棚橋 優，大島誠一郎，小林 浩（トーエネック）
Estimated CO2 reduction in construction of DC microgrid system including fuel cell
NISHIDO Yuki, TANAHASHI Yu, OOSHIMA Seiichiro, and KOBAYASHI Hiroshi (TOENEC CORPORATION)
キーワード：マイクログリッドシステム，直流給電，燃料電池，太陽光，蓄電池

 はじめに
近年，IoT 技術の躍進や，再生可能エネルギーへの期に示す。直接 DC 電力を入力可能な EC は市販されていないため，EC には DC/AC のインバータを介して電力を待，災害時における BCP 対応といった課題に対する対策手法として，マイクログリッドシステム(MGS：Micro
Grid System)の活用が注目されている。弊社はこれまでに，
MGS で消費されるエネルギー量や，運用コスト等を最小化する最適運用化手法を開発するため，自社建物に MGSを構築した。
当該 MGS には太陽光発電(PV)，
蓄電池(BT)，供給する。EC 内部に AC/DC のインバータがあり，電気分解の電力は DC である。また，商用系統からも AC/DC
コンバータを介して電力を供給可能とする。
３．'&0*6 に接続する機器仕様
DC-MGS の PV 容量は 16.7kW で，定格出力 11kW のDC/DC コンバータを介して DC 系統に接続する。

コージェネレーションシステム(CGS)を導入し，交流(AC)系統にて電力融通を行っている。これらの機器は，開発した最適運用化手法を用いた計算結果によりエネル
ギーマネジメントシステム(EMS)にて制御している。
一方，環境問題に対して脱炭素社会実現に向けた水素
利活用は，今後重要な役割を担う。本研究では上記の最BT は定格容量 11.2kWh のリチウムイオン電池を定格
出力11kW のDC/DC コンバータを介してDC 系統へ接続する。
FC はDC 発電と排熱を同時に利用可能なFC-CGS を採用した。表 1 に FC-CGS の仕様を示す。
 ECは小型の1N㎥/hを選定した。
定格消費電力は10kW

適運用化手法をベースとして，新たに燃料電池(FC：Fuelcell)や水電解装置(EC：Electrolysis Cell)を含めた最適運用を可能とする最適運用化手法の開発を目的とする。本稿
では，今後構築するシステムの概要と，システム導入による CO2 排出削減効果の試算結果を紹介する。
２．システム概要

である。表 2 に EC の仕様を示す。

FC の発電電力や EC の電気分解の電力は DC である。
PV の発電電力や BT の充放電電力も DC を利用することから，MGS 内の電力融通は DC 系統とした。構築する直流マイクログリッドシステム(DC-MGS)の概略図を図 1

DC/DC(11kW)

DC/AC(20kW)
EC(1N㎥/h)DC/DC(11kW)
商用系統
3Φ3WAC200V

LED照明(20台)(DC入力型)

DC
AC

PV(16.7kW)

水素

FC(4.4kW)値

4.4(0.8～4.6)単位kW

定格電圧(電圧範囲)

380(350～395)

Vdc

水素消費量

3.8以下

N㎥/h

水素圧力

30～40

kPaG

排熱量

1.05

kW/kWh表 2 EC の仕様一覧
項目

値

単位

電源

200(3Φ3W)

Vac

定格消費電力(推定値)

10.0

kW

水素生成量

1.0

N㎥/h

水素ガス純度

99.999％水素ガス供給圧力

0.82

ＭPaG

表 3 PCS 仕様一覧

DC/AC
(5.5kW)

H2タンク(19N㎥)

水素

温水

BT(11.2kWh)

図 1  構築する DC-MGS の概略図

-155-

78

項目

最大出力(許容範囲)

自動販売機(2台)

貯湯槽(0.25㎥)
AC/DC
(9kW)

表 1 FC-CGS の仕様一覧

項目

値

単位

連系運転定格出力5.5kW

自立運転定格出力

2.5kW

入力運転電圧範囲60～450V

自立運転出力方式

単相二線式－

自立運転定格出力電圧

AC101

V

変換効率(連系運転時)

95.0

%

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

表 4 負荷仕様
負荷名称

LED照明
(DC入力)
自動販売機(AC入力)

消費電力
[W]

台数
[台]

  ＝1,624.3N ㎥/年×1.16kW/N ㎥＝1,883.4kWh/年 (7)４．５ %7 充放電量
 水素貯蔵タンクが満タンで PV の余剰電力が発生した

合計
[kW]

40

20

0.8

100

2

0.2

 負荷は DC 入力型の LED 照明と，自動販売機とした。
LED 照明には DC 電力を直接供給する。自動販売機にはPCS(DC/AC)を介して自立運転出力にて電力を供給する。
表 3 に PCS の仕様を示す。表 4 に負荷の仕様を示す。
４．&2 排出削減量の試算
４．１ 負荷消費電力量 /'&  LED 照明と自動販売機は毎日同じ動作時間とした。土日祝日などの違いは考慮しない。LED 照明の点灯時間は9.5h/日(7:30～12:00，13:00～18:00)，自動販売機は 24h/日とした。(1)式から年間の消費電力量(LDC)は 4,526kWh/
年とした。
LDC ＝(0.8kW×9.5h/日＋0.2kW×24h/日)×365 日/年＝12.4kWh/日×365 日/年＝4,526kWh/年 (1)４．２ 太陽光発電量 3L39  既設の PV の 2019 年の年間発電量から，DC-MGS に接続する PV 設備の推定年間発電量(PiPV)を 19,146.3kWh/年とした。日平均発電量(PiPV-day)は 52.5kWh/日である。
４．３ (& 入力電力量 3L(& と水素生成量 +R(& PV の発電電力は負荷にて優先的に使用し，発生した余剰電力は EC にて水素を生成し貯蔵する。PV が発電している時間帯(8:00～16:00：8h)の負荷消費電力量(LDC-day)
は(2)式から 8.0kWh/日である。PV の余剰電力量，すなわ
ち EC の入力電力量(PiEC)は PV の日平均発電量(PiPV-day)と負荷消費電力(LDC-day)の差とした。(4)式から EC の入力
電力量(PiEC)は 16,242kWh/年である。PiEC を EC にて水素に変換した場合，水素生成量(HoEC)は(5)式から 1,624.3N㎥/年である。
 LDC-day ＝0.8kW×8.0h/日＋0.2kW×8.0h/日
    ＝8.0kWh/日 (2) PV 余剰電力量 ＝52.5kWh/日－8.0kWh/日＝44.5kWh/日 (3) PiEC ＝44.5kWh/日×365 日/年＝16,242kWh/年 (4) HoEC＝16,242kWh/年×0.1N ㎥/kWh＝1,624.3N ㎥/年 (5)４．４ )& 発電電力量 3R)&  PV の発電量が小さく，DC 負荷への電力供給が足りない場合には，FC にて発電する。(7)式にて FC の発電電力
量(PoFC)を試算した結果 1,883.4kWh/年であった。
 FC の１N ㎥あたりの単位発電量 ＝4.4kW／3.8N ㎥/h                ＝1.16kW/N ㎥ (6)PoFC＝HoEC×FC の 1N ㎥あたりの単位発電量

場合，余剰電力は蓄電池へ充電する。また，PV の発電
量も水素貯蔵量もない場合，蓄電池から放電する。蓄電
池は SOC が定格の 30%(3kWh)未満にならないように運用する。1 分単位のデータを用いてシミュレーションした結果，年間の充放電量は以下の値となった。
 BT 充電量(PiBT)＝73.1kWh/年
 BT 放電量(PoBT)＝70.1kWh/年
４．６ &2 排出削減量
LDC に対し供給可能な電力量は，PV から直接消費する電力(LDC-day×365 日/年)，FC から供給する電力 PoFC，蓄電池から供給する電力 PoBT の合計で，(10)式から
4,654.4kWh/年と試算した。この電力は LDC よりも大きい
ため，DC-MGS では商用電力を利用することなく，電力供給が可能であることが確認できた。LDC を商用電力から PV 発電電力に代替できるため，CO2 排出削減量は排出係数を 0.579[kg-CO2/kWh]1)とした場合，(11)式から2.69t-CO2/年と試算した。
 直接 PV から消費する電力＝LDC-day×365 日/年             ＝8.0kWh/日×365 日/年             ＝2,920.0kWh/年 (8)PoFC＋PoBT＝1,883.4kWh/年＋70.1kWh/年      ＝1,953.5kWh (9) 1,953.5kkWh/年＋2,920.0kWh/年＝4,654.4kWh/年 (10)
 CO2 年間排出削減量＝LDC×0.579kg-CO2/kWh／1,000  ＝4,654.4kWh/年×0.579kg-CO2/kWh／1,000  ＝2.69t-CO2/年 (11)５．おわりに
自社建物に構築を進めている FC と EC を含めた MGSの概要と CO2 排出削減量の試算結果を紹介した。
本システムの稼働開始は 2021 年度中を予定している。
今後，実稼働データを取得し，試算結果の妥当性を確認する。
なお，本システムの構築に際し、環境省 令和 2 年度二酸化炭素排出抑制対策事業費等補助金（水素を活用した
社会基盤構築事業のうち水素を活用した自立・分散型エネルギーシステム構築事業）の交付決定を受けている。
６．文献
1) 環境省地球環境局：「地球温暖化対策事業効果算定ガ
イドブック＜補助事業申請者用＞」，ｐ.5(2017)-156-

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D-3

太陽電池の EL 測定における不具合箇所発光に関する一考察○青山泰宏，西戸雄輝（（株）トーエネック）
Consideration on luminous at defective points in EL measurement of Photovoltaic module.
AOYAMA Yasuhiro, NISHIDO Yuki (TOENEC CORPORATION)
キーワード：太陽光発電，EL 測定，不具合調査，バイパス回路高抵抗

 はじめに 当社では，太陽光発電所における太陽電池モジュール
以降，モジュール の不具合検出を目的とした，「オンサ
イト (/ 測定サービス」を展開している。(/ とは，(OHFWUROXPLQHVFHQVH の略で，電界発光を意味する。(/
測定とは太陽電池に電流を流し，太陽電池を発光させ，発光の有無からセル内部の不具合を検出する手法である。
発電所の現地 オンサイト でモジュールを取り外すことなく測定できるのが特徴である。
 これまで当社が実施してきた (/ 測定において，
熱画像測定及び ,9 特性で不具合と判定しモジュールが (/ 測定
では正常時と同様に発光した事例を確認した。そこで本報では，回路シミュレーションと屋内およびフィールドでの検証から，この現象を考察した結果を報告する。
 バイパス回路高抵抗の概要

図  不具合モジュールの熱画像 図  に当該モジュールの熱画像（赤丸部分）を示す。
１つのクラスタ全体が発熱している様子が確認できるため，不具合はバイパスダイオードの短絡故障と判断できる。一方当該モジュール１枚を含むストリング  枚 の,9 特性を図  に示す。これを見ると，開放電圧付近で電圧が上昇する特徴があり，バイパスダイオード短絡故障
時の ,9 特性と異なる。
 当該モジュールについて，製造メーカに見解を求めた
ところ，ジャンクションボックス内の配線 バイパス回路 の接続点が不完全であるとの回答を得られた。
これは，配線とバイパスダイオードとを接続する「半田付け」を人手で実施したため，はんだの接合不良が発生し，バイ

図  不具合モジュールを含むストリングの ,9 特性

パス回路内に高抵抗箇所が発生したことが原因である。
本報告では，この不具合をバイパス回路高抵抗と呼ぶ。
 図  に発電時及び (/ 測定時の電流の流れを示す。(/
測定と発電時の電流の流れは逆方向である。バイパス回路高抵抗において，発電時ではセル回路側より抵抗値が低いバイパスダイオード側に電流が流れるため，バイパ
スダイオード短絡故障と同様の熱画像が得られた。一方(/ 測定では，ダイオードが逆方向のためバイパスダイオ
ード側に電流が流れず，抵抗成分を有するセル回路側に電流が流れ (/ 測定で発光したものと考えられる。

-159-

80


図  各状況における電流の流れ

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 シミュレーション及び屋内実験での検証 バイパス回路高抵抗は，実際に何Ω程度なのか調べるため，/763,&( を用いて回路シミュレーションを行った。

測定ではんだ接合不良箇所に電流を流すことにより接合不良個所が正常に接合され，回復したものと考えられるが詳細は不明である。
短期的な回復の可能性もあるため，結果を図  に示す。
,9 特性は Ω以上の抵抗値がバイパス回路内に挿入されると実測された解放電圧付近の電圧上昇の様相に近くなる。次に，ジャンクションボックス
内に抵抗器を挿入して ,9 特性を測定した。結果を図 に示す。実験による ,9 特性は，回路シミュレーションの結果と非常に近い。また，開放電圧付近の電圧上昇は挿継続して調査する予定である。
 まとめ バイパス高抵抗の不具合モジュールについて IV 特性
及び EL 測定を行った。EL 測定により不具合が回復するなど特異な事象が発生したが，今後原因調査及び EL
測定での検出方法の考案を進めていきたい。

入抵抗値が NΩの場合に見られなくなった。なお (/ 測定も行ったが，抵抗を挿入したクラスタは，全ての抵抗値で発光した。 フィールドでの検証結果
 バイパス回路高抵抗の不具合が多発している発電所で，各種測定器を用いて不具合の検証を行った。熱画像測定
によるクラスタ発熱モジュールは 8 箇所であった。クラ
スタ発熱モジュールを含むストリングにおいて，アイテス社のソラメンテ Z(回路インピーダンス測定)で測定したところ，オーバーレンジと表示された。また，ソラメ
ンテ-iS（電流センサ）では発熱クラスタに電流が流れていないことを確認した。

図  回路シミュレーション ,9 特性結果

 次に，クラスタ発熱モジュールに直流電源最大印加電圧 50V，最大注入電流 5A の条件で EL 測定を行った。
その結果，大きく 2 つの様相を示した。
① 発熱クラスタが EL 測定で発光する
 開放電圧付近の電圧上昇があるモジュールにみられた。
抵抗値は 20Ω以下と考えられる。図 3 に示したようにバイパス回路抵抗を介して電流が流れたため発光した。
② モジュールに電流が流せない 開放電圧付近の電圧上昇がないモジュールにみられた。
原因は，バイパス回路抵抗が 1kΩ以上と高いため最大印
加電圧 50V では電流を流せないためと考えられる。直流電源の印加電圧を上昇させたところ，80V 付近で急に電図  屋内実験 ,9 特性結果

流が流れはじめた。EL 測定では，発熱クラスタが暗く映った。これは，モジュールへの印加電圧が高くなり，抵抗成分を含むクラスタのバイパスダイオード間の電圧が逆耐圧を越えたため，バイパスダイオードが短絡故障したものである。この結果より，バイパス回路の抵抗値が 1kΩの高い状態において，EL 測定の直流電源の印加電圧を高い値に設定している場合，バイパスダイオードを短絡故障させて測定している可能性があることが分かった。
 EL 測定後，再度対象モジュールの IV 特性を測定した
ところ，様相①の発光したモジュールの IV 特性が正常なものに回復したことが判明した。例を図 6 に示す。EL-160-

図  (/ 測定で発光した不具合モジュールの ,9 特性

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E-10

自動力率調整装置を設置した需要家の
6& 容量推定ツールの開発〇阪井 雄真，藤田 悠，小林 浩 トーエネック ，青木 睦（名古屋工業大学）
吉江 学，水野 佑哉，濱田 康佑，深江 隆之（中部電力パワーグリッド）
Development of SC Capacity Estimation Tool for Consumer with Automatic Power Factor Controller
SAKAI Yuma, FUJITA Yu, KOBAYASHI Hiroshi (TOENEC CORPORATION),AOKI Mutsumi (Nagoya Institute of Technology)
YOSHIE Manabu, MIZUNO Yuya, HAMADA Kosuke, FUKAE Takayuki (Chubu Electric Power Grid Co., Inc.)
キーワード：高圧需要家，SC，自動力率調整装置，配電線電圧上昇，DBSCAN


クラスタ数 (SCバンク数) Cnを入力

高圧需要家では，一般的に受電点力率を改善する目
的で進相コンデンサ (SC) が設置されている。しかし，大部分の高圧需要家では SC を常時接続した状態であるため，軽負荷時において配電線の力率が進み状態となり，フェランチ現象による配電線の電圧上昇が課題となっている。この対策として，一部の高圧需要家では，自動力率調整装置などを設置して SC 容量を調整しているものの，適切に SC 容量を調整されているか把握することは難しい。そこで，本研究では，受電点の有効・無効電力の測定値をもとに自動力率調整装置等を設置している高圧需要家の SC 容量変化を推定するツールを作成した。

DBSCANを実行(a)２．１ クラスタ分離方法
SC 容量を調整していない需要家では，有効・無効
電力散布図から回帰直線を算出することで，切片からSC 容量を求めることができる(1)。しかし，SC 容量の調整を実施している需要家では無効電力変化によりプロットが複数のグループに分かれるため，回帰直線
では SC 容量を求めることができない。
そこで本ツールでは，密度準拠型クラスタリング手法である DBSCAN を用いてクラスタ分離を実施する。
DBSCAN とは，2 つのパラメータ (半径 ε，個数 n)から，密度によりデータを各クラスタに分離する手法である。具体的な DBSCAN 実行の流れを以下に示す。
① SM データの有効電力，無効電力の最小値を 0，最大値が 1 となるように正規化する。
② あるデータの半径 ε 内に個数 n 以上のデータ数が存在する場合は，当該データをコアデータとする。
③ ②のコアデータから半径 ε 以内にあるデータを一つのクラスタとする。そのクラスタに新たなコア
データがあれば，そのコアデータから半径 ε 以内

連続する３０分値データがすべて3点以下のクラスタをすべて外れ値とする

k=k+1

分類されたクラスタ数をCdｋとする(b)

Cdk > CnOr
Cdk-1 > CdkNo

ε = ε - 0.01

Yes
これまでの結果でCd＝Cnとなるうち，各クラスタの回帰直線の相関係数が最も高い結果を表示(c)
分離結果の妥当性が高いかNo

クラスタ数Cnの再入力もしくはｎを全体の１％分増加させる

Yes

処理終了

２．ツール概要

図 1 ツールの実行フローのデータを同じクラスタにする。これを繰り返し実施する。
④ コアデータがすべて各クラスタに分離できるまで②，③を繰り返し，クラスタ数を決定する。
２．２ ツールの実行フロー  
ツールの実行フローを図 1 に示す。図 1 では，ツールが自動で実行する部分を黒枠で示し，操作者が実行する部分を赤枠で示している。本ツールでは，設計値などから想定される SC バンク数を入力することで，有効・無効電力測定値 (30 分値) をもとに，半径 ε，
個数 n を変えながら DBSCAN を繰り返し実行し，SC
容量変化を推定する。
図 1 の (a)～(c) の処理の説明を以下に示す。
(a) 30 分値の有効・無効電力が入力データであるため，
SC 容量の調整を含む時間帯を含むデータは，SC 容量の調整前後の平均値となり，SC 容量推定に用いることができない。そこで，SC 容量の調整を含む時間帯のデータは通常 30 分内に収まると考えられるので，

-235-

82

初期値 ε：0.2，ｎ：全体の2％，ｋ：1

電力測定結果を保存したファイルを選択

１．まえがきCopyright © 2021 IEIEJ

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図 2 ツールの出力結果画面

４．あとがき
本論文では，高圧需要家の SC 容量変化を推定するツールを紹介した。本ツールにより，高圧需要家の SC制御および容量選定が適正であるかの確認等に活用いただければと考えている。

遅れ 200

クラスタ1

無効電力[kvar]

クラスタ2

外れ値

y = 0.1959x - 0.7496
R² = 0.8941

100
0
-100

進み

y = 0.2302x - 111.34
R² = 0.793

-200
0

100
200
300
有効電力[kW]

400(a) 散布図遅れ 200無効電力[kvar]

安全のため，分離したクラスタのうち，30 分値で連続するデータがすべて 3 点以下のクラスタを本分析ではすべて外れ値に分類する。
(b) これまでの分析結果から，クラスタ数が減少に転じた後は，正しく分離できないことから，次の処理に移るようにしている。
(c) 図 2 の画面が表示されるので以下の操作を行う。
(i) 分離結果が正しいと判断した場合：「OK」を押す。
→計算が終了し，出力結果が表示される。
(ii)入力したクラスタ数に間違いはないが分離結果がおかしいと判断した場合：「再計算」を押す。
→自動的に個数 n を 1%増加させて再計算を行う。
(iii) 動作していない SC があるなどの理由で入力したクラスタ数に間違いがあると判断した場合：「クラスタ数をリセット」を押し，クラスタ数を再入力する。
→自動的に再計算を行う。
なお，図 2 では入力クラスタ数を 5 と誤って入力した結果を示している。
３．出力結果例
出力結果の例として，図 2 に示した需要家に対し，クラスタ数を 2 と入力した際の出力結果を図 3 に示す。図 3 より，常時設置されている SC は存在せず，一般的な SC のラインナップを考慮すると，100kvar のSC をタイマーや自動力率調整装置などで 12 時~15 時に投入していると考えられる。

進み

クラスタ1

クラスタ2

外れ値

100
0
-100
-200
0

3

6

9

12 15
時刻

18

21

0

(b) 一日の無効電力推移
図 3 ツールによる出力結果の例
５．文献
1) 井上昌彦，「配電負荷の第 5 調波電流発生源と負荷の等価回路の推定法」，電学論 B，101 巻 8 号 p451458，(1981)2) 阪井雄真他，「スマートメータデータを利用した自動力率調整装置を設置した需要家の SC 容量推定手法」，2021 年電気学会全国大会 6-151，(2021)-236-

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F-6

TN 系統におけるビル直撃雷による分電盤過電圧発生メカニズムの考察○山本達也，小林 浩（トーエネック），安井晋示，小森駿矢（名古屋工業大学）
Consideration of Mechanism of the Overvoltage at Distribution Boards in TN System
Caused by a Direct Lightning Strike to Buildings
YAMAMOTO Tatsuya, KOBAYASHI Hiroshi (TOENEC Corporation),YASUI Shinji, KOMORI Shunya (Nagoya Institute of Technology)
キーワード：電位差，ビル，直撃雷，TN 系統

１．はじめに
近年の電子機器は，小型化や省エネ指向に伴う低電圧

FDTD 法による VSTL Rev 2.323)を使用した。
２．１ ビルの解析モデル

化により過電圧に対する耐量が小さくなっており，落雷に伴い生じる過電圧に対して非常に弱くなっている 1)。
本研究は，一般的なビルを対象として，ビル直撃雷に対する過電圧抑制に向けた効率的な配線設計技術の確立を目的としている。具体的には，ビル内の配線間に生じる雷過電圧の発生メカニズムと定量的な推定手法を確立

解析を行うビルの構造は，20 m×20 m×20 m の 4 階建てビルで，柱, 梁は直径 0.5 m の円柱導体を 5 m ごとに配置した。大地の深さを 35 m とし，大地内には地下杭を円柱導体で埋め込んだ。
地下杭の長さは5 mとした。
受雷部は, ビル最上階の角の位置とし，雷道は電流源と細線導体で模擬して上部境界面に接続した。

し，雷保護対策としてのサージ防護デバイス（SPD）の選定や配置，配線ルートなどを保護レベルに応じて最適化するための設計技術の開発である。これまで，わが国で多く採用されている TT 系統でのビルにおいて，分電
盤内の系統接地（B 種）と保護接地（A 種および D 種）の接地線間に生じる雷過電圧の発生メカニズムを定量的

ビル内の配線図を図 1 に示す。受変電設備は屋上に配置し，基本モデルとして，B 種，D 種の接地線および電源線の N 相は全て同一の EPS で配線される状態をモデル化した。B 種, D 種接地極は棒 2 連電極を想定し，それぞれ単独に 0.75 m の埋設深さで直径 10mm，長さ 3m の円柱導体でモデル化した。各接地極の埋設位置は，に解明し，接地極間に生じる過電圧が支配的であること，
ビル中心部に接地極を配置することで過電圧を大きく低減できることなどを明らかにしてきた 2)。
TT 系統での分電盤過電圧抑制対策としては，
高圧受電設備において，高低圧変圧器の 2 次側の系統接地と構造
体に接続される D 種接地をクラスⅠ相当の SPD で接続すビル側面から外部 2.5 m の箇所とした。B 種接地線は１階部分でビル中央部まで配線した後，屋上の受変電設備に接続され，その後，電源線の N 相として各階の分電盤まで個別に配線している。また，D 種接地線は，各階のフロア部と屋上の受変電設備の地点で構造体の円柱導体と相互接続し，ボンディングを施した状況を模擬している対策が一般的に行われる。この場合，雷過電圧発生時
では，SPD が動作し，TN 系統と同様な配線となり，接地極間過電圧が抑制される。このような TN 系統では，受電設備での接地極間過電圧は SPD により抑制される
ものの，受電設備から低圧配線で接続される各階の分電盤での配線間には，D 種接地線に流入する雷過電流による。配線は，いずれも細線導体とし，D 種，B 種接地線
は直径 10mm，N 相線は直径 6mm とした。B 種，D 種，
N 相の各配線間は，50mm の間隔を空けて配置した。

る電磁結合により過電圧が生じる。本論文では，このよ
うな TN 系統での各階分電盤での線間過電圧の発生メカ
ニズムを，電磁界解析を用いて定量的に検討および考察した結果について報告する。
２．)'7' 法による分電盤過電圧の解析
 ビル内分電盤内の線間に生じる雷電圧の発生メカニズ
ムを電磁界解析によって検討した。電磁界解析では，

-282-

84

図 1 ビル解析モデル内配線図

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

屋上の受変電において，B 種－D 種接地線間に，クラス I 相当の SPD を配置した。SPD は，図 2 に示す V－
I 特性を有する非線形抵抗で模擬した。なお，検討では，えられている一方で，各階の分電盤電圧は，波頭峻度によって数 kV～数 10kV となり，低圧機器のインパルス
耐電圧 5)である 1.5kV を大きく上回る結果となった。

および 0.25/100μs（後続雷撃を模擬），25kA（IEC62305の保護レベルⅢ-Ⅳ）の Heidler 関数での解析用波形を用
いた 4)。
電圧の解析点は，図 1 に示したように，受変電設備での B 種－D 種接地線間に接続した SPD の両端電圧(VSPD)と，各階分電盤の N 相－D 種間電圧（以後 Vd1-n1，

なっている。
これら過電圧は，D 種接地線に流入した雷電流による電磁誘導の影響と考えられ，次節で考察する。

SPD 配置部を短絡した TN 系統での解析も行った。
２．２ 解析条件
 解析条件を表 1 に示す。解析空間におけるセルサイズ
は，配線間の電磁誘導の影響を評価するために，最小セルサイズを 0.0125m とした不均一メッシュとした。また，印加した雷電流波形は，1/100μs（誘導雷を模擬）

Vd2-n2，Vd3-n3，Vd4-n4）である。また，以降の検討で，D
種接地線に流入する雷電流による電磁影響に伴う過電圧を評価する目的で，図 3 に示すように，構造体との接続
点からの雷電流値を解析した。
２．３ 解析結果
 過電圧の解析結果を図 4 に示す。受変電設備での雷電流波形が 1/100μs のケースでは，1 階～3 階部分の過電圧が高く，4 階部分では小さくなった。また，反射による振動分が若干重畳している。雷電流波形が後続
雷撃の 0.25/100μs のケースでは，1 階と 2 階部分の過電圧ピーク値が高く，3階と4階で比較的小さくなった。
このケースでは雷電流の反射の影響を強く受けた結果と３．分電盤過電圧の発生メカニズム
３．１ ループインダクタンス
（１）配線によるループインダクタンス
図 5 に示す配線に発生する電磁誘導を考える。直線
導体を流れる電流がつくる磁界 H は，次式となる。

SPD の両端電圧は，雷電流値に依存する制限電圧に抑

図 2 解析モデル内 SPD の V-I 特性

𝐻𝐻 =

𝐼𝐼
2𝜋𝜋𝜋𝜋

図 3 電流解析箇所

表１ 解析条件
解析空間 [m]80×80×90
セル長 [m]0.0125 ～ 2
境界面
Liao の 2 次吸収境界面
大地抵抗率 [Ωm]200
大地比誘電率10
解析時間 [μs]10
解析時間ステップ [ns]221/100μs, 0.25/100μs, 25kA,
電流波形
Heidler 関数（a）1/100μs，25kA   （b）0.25/100μs，25kA
図 4 分電盤過電圧解析波形-283-

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

図 5 ループインダクダンス
ここに，I：電流 [A]，r：導体と磁界の距離 [m]。ループの面積を S とすると，ループ内を貫く磁束 ϕ は次式となる。

（a）4 階        （b）1 階
図 6 各階配線のループインダクダンス
𝐿𝐿4𝐵𝐵 = 9.5 ×

𝜇𝜇0 𝐼𝐼1
𝜙𝜙 = ∫ 𝐵𝐵 ∙ 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝜇𝜇0 ∫ 𝐻𝐻 ∙ 𝑑𝑑𝑑𝑑 =∫∙ 𝑑𝑑𝑑𝑑
2𝜋𝜋
𝑆𝑆
𝑆𝑆
𝑆𝑆 𝑟𝑟
ここに，B：磁束密度[T]，μ0：真空の透磁率[H/m]。電流が流れる導体の長さを l [m]，半径を a[m]，この導体の中心から電圧プローブまでの距離を b[m]とすると，次式となる。
𝜙𝜙 =1 階部分のループを図 6（b）に青色で示す。1 階分電盤過電圧のインダクタンスには，EPS の 1 階分電盤の分岐点から受変電までに流れる D 種接地線と B 種接地線の電流を考慮する。
D 種接地線には構造体との接続点から雷電流が流入するので，1, 2, 3 階ボンディングの下側と上側で電流値がしたがって，インダクタンス L はΦ 𝜇𝜇0 𝑙𝑙(ln 𝑏𝑏 − ln 𝑎𝑎)      (1)=𝑖𝑖2𝜋𝜋となる。式（1）を用いて，ビル構造体モデルの配線のインダクタンスを計算する。なお，以下では，例として 4階部分と 1 階部分について述べる。
𝐿𝐿 =（２）4 階部分のループインダクタンス
4 階部分のループを図 6（a）に青色で示す。N 相線と EPS から分電盤へ向かう D 種接地線には電流が流れないため，EPS の 4 階分電盤の分岐点から受変電設備までに流れる D 種接地線と B 種接地線の電流のみを考慮する。4 階分電盤の分岐点から受変電設備までの D

変化するため分けて考える。D 種接地線によるインダク
タンスのうち，3 階ボンディングから受変電設備までを
L1D1，2 階ボンディングから 3 階ボンディングまでを
L1D2，1 階ボンディングから 2 階ボンディングまでを
L1D3，1 階分電盤分岐点から 1 階ボンディングまでを
L1D4 とすると，D 種接地線から 1 階 N 相線まで 10cm，

D 種接地線の半径 5 mm，3 階ボンディングから受変電設備まで 13.5 m，2 階ボンディングから 3 階ボンディン
グまで 5 m ，1 階ボンディングから 2 階ボンディングまで 5 m ，1 階分電盤分岐点から 1 階ボンディングまで 1m なので，次式となる。
𝐿𝐿1𝐷𝐷1 = 13.5 ×

種接地線によるインダクタンスを L 4D とすると，D 種接地線から 4 階 N 相線まで 25 cm，D 種接地線の半径5 mm，4 階分電盤分岐点から受変電設備まで 9.5 m となるので，次式となる。
𝜇𝜇0

2𝜋𝜋

(ln 0.25 − ln 0.005) = 7.43 [µH]

𝐿𝐿1𝐷𝐷2 = 5 ×

𝐿𝐿1𝐷𝐷3 = 5 ×

𝐿𝐿1𝐷𝐷4 = 1 ×  (2)4 階分電盤の分岐点から受変電設備までの B 種接地

線によるインダクタンスを L 4B とする。ここで，B 種接地線から D 種接地線までの 5 cm 分の磁束は B 種接地線から 1 階 N 相線までの 5 cm 分の磁束と打ち消し合うので無視する。5cm と B 種接地線から 4 階 N 相線
まで 20 cm，4 階分電盤分岐点から受変電設備まで 9.5m より，次式となる。

𝜇𝜇0

2𝜋𝜋

(ln 0.10 − ln 0.005) = 8.09 [µH]

(4)

𝜇𝜇0
(ln 0.10 − ln 0.005) = 3.00 [µH]
2𝜋𝜋

(5)

𝜇𝜇0
(ln 0.10 − ln 0.005) = 0.60 [µH]
2𝜋𝜋

(7)

𝜇𝜇0

2𝜋𝜋

(ln 0.10 − ln 0.005) = 3.00 [µH](6)

B 種接地線によるインダクタンスを L1B とすると，B

種接地線から 1 階 N 相線まで 5 cm，2 階分電盤分岐点
から受変電設備まで 24.5 m なので，次式となる。
𝐿𝐿1𝐵𝐵 = 24.5 ×

𝜇𝜇0

2𝜋𝜋

(ln 0.05 − ln 0.05) = 0 µH

(8)３．２ 接地線に流入する雷電流 図 7 に，雷電流波形が 1/100μs の条件での，接地線に流入する雷電流の解析結果を示す。なお，電流値は図 3

-284-

86

(ln 0.20 − ln 0.05) = 2.63 [µH]   (3)（３）1 階部分のループインダクタンス𝑏𝑏
𝜇𝜇0 𝐼𝐼1𝜇𝜇0 𝐼𝐼𝑙𝑙 ∫ ∙ 𝑑𝑑𝑑𝑑 =𝑙𝑙 (ln 𝑏𝑏 − ln 𝑎𝑎)
2𝜋𝜋 𝑎𝑎 𝑟𝑟
2𝜋𝜋

𝐿𝐿4𝐷𝐷 = 9.5 ×

𝜇𝜇0

2𝜋𝜋

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

で示した矢印の向きを正の値としている。
ビルに直撃した雷電流は，各階で構造体とボンディン
グした D 種接地線に流入し，1 階の分岐点からは接地極を掛けた値が電磁界解析による過電圧の波形と一致することを確認している。

側と上層階側に分流する。2 階，3 階のボンディング点
から流入した雷電流は，すべて上層階側に流れ，受変電設備でのボンディング点に達し，そこで，構造体側と B
種接地線側に分流する。これら接地線に流入する雷電流の値は，構造体と D 種および B 種接地極の電位干渉を伴う大地電位分布に大きく依存すると考えられる。
なお，

４．まとめ
ビル直撃雷に伴う低圧接地極間過電圧について，受変電設備内 SPD が動作した条件および TN 系統での分電盤過電圧の発生メカニズムを電磁界解析により考察した。
SPD を設けることで受変電設備内での過電圧は抑制されるものの，各階分電盤での過電圧は低圧機器のイン

雷電流の分流様相は，D 種接地線のボンディングの位置や個数には依存しない。
３．３ 電磁界解析と計算結果の比較 図 7 で示した雷電流より微分値を求め，3.1 項で求めたループインダクタンスを掛けることで，各階の分電盤
過電圧を求めた。

パルス耐電圧を大きく上回った。これは，構造体から D
種接地線および B 種接地線に流入する雷電流と，これに伴う各配線のループインピーダンスによることを確認した。
本論文にて考察した結果に基づき，現在，過電圧の低減方策について検討を進めている。

図 8 に，分電盤過電圧の解析結果（図中 VSTL）とループインダクタンスから求めた計算結果（図中 L di/dt）を比較して示す。両者はほぼ一致しており，分電盤過電
圧は接地線に流入した雷電流と配線間のループインダク
タンスにより生じていることを確認した。
なお，0.25/100μs の電流波形についても，接地線に流入した雷電流波形の微分値と配線ループインダクタンス

５．文献
1) Lightning Protection for Electrical and Electronic
Equipment, 1st ed, The Institute of Electrical
Installation Engineers of Japan, 20112) 小木曽将人・小森駿矢・安井晋示・山本達也・小林浩：「ビル直撃雷による接地線間過電圧発生メカニズムの考察」，電学論 B，Vol.140, No.3, pp.198-203, (2020)
3) Virtual Surge Test Lab. (VSTL) Restructured andExtended Ver. 2.3, CRIEPI.
4) IEC 62305-1, “Protection against lightning – Part 1:
General principles,” Ed 2, 2010
5) JIS C60664-1 “低圧系統内機器の絶縁協調”（a）IDg        （b）ID12（c）ID23        （d）IDr（a）4 階        （b）3 階（e）IBr
図 7 電流解析結果（c）2 階        （d）1 階
図 8 各階分電盤過電圧 計算・解析 比較-285-

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

F-18

負荷機器の系統接続における電力品質への影響調査に関する研究~ 実測結果に基づいた多パルス化による高調波電流抑制効果の試算 ~○藤田 悠，小林 浩（トーエネック），青木 睦（名古屋工業大学），堀口康児（中部電気保安協会），
濱田康佑，吉江 学，水野佑哉（中部電力パワーグリッド），松村年郎（愛知工業大学）
Study on the Impact on Power Quality in the Distribution System by Trend of Load
~ Calculation of Harmonic Current Suppression Effect by Pulse Multiplexing based on Measurement Results ~FUJITA Yu, KOBAYASHI Hiroshi (Toenec Corporation), AOKI Mutsumi (Nagoya Institute of Technology),
HORIGUCHI Koji (Chubu Electrical Safety Inspection Association),
HAMADA Kosuke, YOSHIE Manabu，MIZUNO Yuya (Chubu Electric Power Grid Co., Inc),
MATSUMURA Toshiro (Aichi Institute of Technology)
キーワード：高圧需要家，受電設備，高調波電流，多パルス化

表 1 測定対象の概要

１．はじめに
近年，大都市中心部において，猛暑日の日中に高調波

需要家

電圧の上昇がみられるようになった。これは，猛暑日のエアコン稼働による高調波電流発生量の増加に起因すると推定される。この対策の一つとして，多パルス化がある。これは，複数のインバータ空調機を，Y－Δ変圧器とΔ－Δ変圧器に分け，両者を同時に稼働させることで，流出する高調波電流を互いにキャンセルさせる方法であAる。この効果として，高調波抑制対策技術指針(1) (以下，指針) の表 202-4-4 より，高調波流出電流を対策前と比較して約 90%抑制できることが確認できる。しかし，多パルス化は各機器の稼働状態が同じでなければ効果が少なく，実設備における多パルス化による高調波電流抑制
効果を評価した事例は少ない。

B(1) 有効電力および高調波電流の測定結果
有効電力および高調波電流の測定結果を表 2 に示す。
ここで最大稼働率は，室外機の定格消費電力合計値に対する有効電力最大値であり，高調波電流最大値は，測定

需要家

A

B

A1
A2
A3
A4
A5
B1
B2
B3

執務室・倉庫執務室・ﾐｰﾃｨﾝｸﾞ室
会議室・食堂
更衣室・宿直室
試験室・多目的室
教室・実習室
業務用サーバ
多目的サーバ

15.4
15.6
19.4
6.4
6.4
85.95
12.7
18.22

測定
箇所
A1
A2
A3
A4
A5
B1
B2
B3

有効電力 最大 高調波電流最大値[mA/kW]
最大値 稼働率
[kW]
[%]
5次
7次
15.7
102.1
25.0
12.1
18.0
115.5
28.0
13.1
16.4
84.9
29.6
14.0
6.2
96.1
38.6
20.7
6.9
108.4
33.5
17.8
42.8
49.8
20.4
8.6
8.6
67.8
24.1
14.0
17.8
97.4
24.8
9.6

期間内の有効電力最大値に対する値 (高圧換算値)[mA/kW]で計算した。表 2 より以下のことが分かった。
・高調波電流最大値は，5 次：約 20～30mA/kW，7 次：
約 10～20mA/kW である。これは一般的なインバータ
空調機に用いられる回路分類 K33 の高調波電流(1)，5
次：約 26mA/kW，7 次：約 11mA/kW と比較的近い。
・最大稼働率は，需要家 A では約 85%～100％以上であり，需要家 B では約 50%～97%である。

-310-

88

部屋用途

表 2 測定結果

そこで，本研究では，多パルス化がされていない高圧
需要家の空調機用ブレーカごとに高調波電流を測定し，多パルス化した場合の高調波流出電流の抑制効果を試算したので報告する。
２．空調機の測定および分析結果
２．１ 測定対象および測定方法
測定対象の概要を表 1 に示す。測定箇所は空調機用のブレーカとし，2020 年 8 月に 2 週間測定を実施した。
測定器には日置電機製クランプオンパワーロガー
PW3360-11 を用いて，40 次までの高調波を含む電圧・電流の 1 分平均値を取得した。
２．２ 測定結果

室外機定格電力
合計値 [kW]

測定箇所

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

表 3 多パルス化による高調波電流抑制効果の試算結果

よって，インバータ空調機が主な負荷であり，空調機の稼働率が 50%以上と比較的高いことが確認できた。そのため，本論文では，各測定箇所の測定値を，空調機の検証
パターン
需要家 No.
1
A
2
3
B
1

測定値として扱う。
(2) 高調波電流位相の測定結果
多パルス化では，各空調機から発生する高調波電流の位相が近いほど抑制効果が高くなることから，空調機の有効電力 (1kW 以上) に対する高調波電流位相の関係を分析した。需要家 A の結果を図 1 に示す。なお，需要家

変圧器別の
空調機
Y－Δ
Δ-Δ
A 1，2
A 3, 4, 5
A 1，3
A 2, 4, 5
A 2，3
A 1, 4, 5
B1
B2，B3
平均値

高調波電流
抑制量 [%]
5次
7次
65.2
61.0
76.0
73.8
72.4
72.1
59.5
52.5
68.3
64.9



B も同様の傾向である。
・第5次高調波電流位相は，－30deg程度で一定である。
・第 7 次高調波電流の位相は，おおむね 0deg ～ 60degの範囲にあり，
有効電力の増加に伴い0deg に近づく。
よって，多パルス化による高調波電流抑制率は第 5 次のほうが第 7 次より大きいと考えられる。
３．多パルス化による高調波電流抑制効果の試算
需要家 A，B に多パルス化を採用した場合の高調波電流抑制効果を実測結果から試算した。
手順を以下に示す。
① 表 1 の測定箇所毎の空調機を，室外機定格消費電力が同程度となるように 2 つにまとめる。
② 一方の空調機群を Y―Δ変圧器に接続したと仮定し，

(a) 5 次その 5 次，7 次高調波電流位相を 180 度変更する。
③ もう一方の空調機群をΔ―Δ変圧器に接続したと仮定し，位相を変更せず，②の高調波電流と合算する。
表 3 に試算結果を示す。高調波抑制量は，以下に示す
式を用いて，9 時～17 時の合計値から算出した。
(1)
高調波抑制量[%] ＝100－Ihp／Ihn×100

ただし，Ihp：多パルス化後の高調波電流合計値
Ihn：多パルス化前の高調波電流合計値
また，高調波電流抑制量が最も大きかった需要家 A－
検証パターン No.2 の，高調波抑制量が最大となる日の多パルス化前後の第 5 次高調波電流を図 2 に示す。図 2より，全ての時間において高調波電流の抑制が確認出来(b) 7 次
図 1 空調機有効電力と高調波電流位相の関係

た。また，表 3 より，多パルス化による高調波電流抑制
効果は 65%程度であると試算できた。これは，文献(1)の抑制量約 90%と比較して小さいが，これは空調機が同一容量で同時稼働した際の値であるためである。
４．おわりに
本検討では，空調機の実測値をもとに多パルス化による高調波電流の抑制効果は 65%程度であると試算した。
これは，文献(1)の抑制量約 90%と比較すると少ないが，空調機の稼働状況が同一とはいえない需要家でも，一定の高調波電流抑制効果があることが確認できた。
本稿は，中部電力パワーグリッド株式会社から電気設備学会への委託研究の一部をまとめたものであり，関係

図 2 多パルス化前後の第 5 次高調波電流(需要家 A―検証パターン No.2)



各位に謝意を表する。
５．文献
1) 日本電気技術規格委員会：「高調波抑制対策技術指針
JEAG9702-2018」，日本電気協会（2018）-311-

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



G-20

絶縁抵抗試験成績書自動作成ソフトの開発○伏見文弥，山本達也（トーエネック）
Development of Software Generates Automatically Insulation Measurement Sheets
FUSHIMI Fumiya, YAMAMOTO Tatsuya(TOENEC Corporation.)
キーワード：生産性向上，働き方改革，VBA

はじめに
近年、働き方改革の一環として、業務効率化、労働時間の削減への取り組みが盛んに行われている。しかしな
がら施工現場では、さまざまな書類作成を手作業で進めているという現状がある。
施工担当者が作成し，竣工時に施主に提出する種類にタ）に対し，盤メーカ別に対応するプログラムを個別に開発することとした。
プログラムは 9%$ により作成した。
成績書は以下の機能を備えることとした。
D  &$' 図面データ読み込み 複数ファイル一括取り込
み可 E 回路名称の位置判定

「竣工図書」がある。例えば，この竣工図書のひとつである「絶縁抵抗試験成績書」は、回路ごとの絶縁抵抗を測定し，その結果をすべて記載するものである。測定前には，成績書に測定回路の名称や番号をすべて記載しておく必要があるが，これらをひとつずつ図面から転記する工程を手作業で行っているのが現状である。現場によ・電灯・コンセント回路の分電盤用成績書は，実際のブレーカ配置と同様，中央の渡りバーをはさんで左右に記入する形式となっており，左右判定が必要F 回路名称，番号，番号記号，電源相等の抽出
 ・51，57などの電源相情報から測定電源相判定 ・回路番号上の記号（◎，△，□，◇等）を転記

っては測定回路数が数千を超える場合もあり，成績書の作成には膨大な時間を要している。
そこで今回，施工担当者業務の効率化を目指し，「絶縁抵抗試験成績書」の作成を効率化するソフトを作成した。

．ソフト作成
 現状把握 ・ブレーカ種別 過電流遮断器／漏電遮断器 を自動判
定 G 回路数に応じ成績書ページ数，レイアウトを自動調
整H 盤名称をファイル名として成績書を保存 また，成績書の手入力箇所が判別できるよう，手入力を行った箇

 「絶縁抵抗試験成績書」の作成で最も時間を要するのが「回路名称の記入」である。これは，測定対象となる回路の名称を，&$' 図面データなどから拾い，手作業で 
回路ずつ転記していくものである。現場の規模によっては，成績書の作成枚数が  ページ以上となる場合もあり，
転記の繰り返し作業による負担が大きくなっている。
所のセル色が変化する。
 試作 盤メーカ作成の &$' 図面データは G[I 形式である。
G[I
形式は汎用テキストエディタで読み込むことができるた
め，G[I ファイルの情報を抽出し，成績書を自動作成する。今回は  社分開発した。ソフトの操作画面を図  に そこで，本研究で取り組む課題を「絶縁抵抗試験成績書作成の自動化」とし，成績書の自動作成による省力化を目指すこととした。
 仕様
「回路名称の自動記入」を行う手順は，以下の通りである。

示す。成績書作成ボタンを押し，ファイルの選択画面から当該 G[I ファイルを選択するだけで，成績書が自動で作成される。
 成績書の作成例として，図  に示す &$' 図面から作成
された成績書を図  に示す。必要な項目がすべて正しく記入されている。

①竣工図面 &$' データ から，記載事項を抽出
②抽出した項目を整理・加工
③成績書 ([FHO シート へ入力 この手順を実行する手段および仕様について検討を行った結果，盤メーカ各社で書式が異なる盤図（&$' デー

 このソフトのほか，当社が受変電設備や負荷設備の設計を行う際に作成する盤リストデータ ([FHO から成績書を自動作成するソフトの作成も実施した。



-370-

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

① ボタンを押し

② dxf ファイルを選択

図 1 ソフト操作画面

図 3 作成された絶縁抵抗試験成績書
 評価 施工担当者に開発したソフトを使用してもらい，作業a) 回路名称 左側

図 1 ソフト操作画面b) 回路名称 右側
図 2 CAD 図面 回路名称記載例

時間削減効果評価を行った。
 作成する成績書の作成所要枚数は約  枚であり，手作業での作成所要時間はおよそ  時間となる。今回開発したソフトにより成績書作成を行う場合の操作時間は
 分未満であり，そのまま  時間の作業時間削減が実現できた。同様の物件数を年間  件とすると， 時
間／年の削減となる。

．まとめ
&$' 図面データ（G[I 形式）および当社作成の盤リスト
データ（([FHO 形式）から負荷名称を自動転記し，絶縁抵抗試験成績書を作成するソフトを開発した。現場での検証の結果，問題なく使用でき，作業時間が  時間削減できることを確認した。今後は，他の盤メーカにも対応できるように汎用性を持たせたソフトを開発していきた
い。

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H-17

ショッピングセンターにおけるショッピングセンターにおける照明器具のにおける照明器具の LED 化工事〇佐藤 元紀 , 平山 学、古川 裕昭（株式会社トーエネック）
The LED of the lighting equipment in the shopping center
SATOU Motoki , HIRAYAMA Manabu,FURUKAWA Hiroaki（TOENEC CORPORATION）
キーワード：リニューアル，照明器具、LED 化

１．はじめに１．はじめに本事例の施設は、三重県にあるショッピングセンタ
ーで、竣工後４４年以上経過した館内の照明器具として水銀灯と蛍光灯が使用されており、今後メーカによる水銀灯の生産中止、蛍光灯器具の生産減少から、更新を必要としていた。
しかし、お客様においては、工事費用や竣工後に削減される電力使用量などについて不明な点が多々あり、照明器具のＬＥＤ化に踏み切れずにいた。
そういった背景から、当社に照明器具ＬＥＤ化に伴う提案・工事のご依頼があった。
更新範囲に際しては、お客様の工事予算に合わせ、電力使用量削減が大幅に期待できる水銀灯のＬＥＤ化を最初のステップとして提案を行った。
本稿では、この提案から施工にいたるまでの事例について紹介する。
２．建物および設備の概要
２．建物および設備の概要（１）建物概要
建物概要（１）
場所 ：三重県
主用途：ショッピングセンター
竣工 ：1976 年
階数 ：地上 4 階① イニシャルコストがどれくらいかかるか。
② ランニングコストがどれくらい削減できるか。
③ 償却年数はどれくらいか。
４．現状器具の取付状況調査及び図面化
提案書を作成するため、現状を調査した。今回取替の対象としている水銀ランプを使用している器具を形状・型式・メーカー・ワット数などでＡ～Ｕまで分類し、照会記号を付けて竣工図面に現状の器具の位置をプロットした。
また、エリア分けをして、現状取付状況の写真と作成したプロット図を添付し、資料をまとめました（図1 参照）。

図１ 調査結果の例（エリア６の場合）及びプロット図

５．器具及び施工費用の検討
器具及び施工費用の検討
屋外の器具については、お客様に灯具の交換するＡ
案と、器具を流用してランプと安定器を交換するＢ案の２つのパターンを提案資料として提示した（図２
参照）。

（２）受変電設備の概要（２）受変電設備の概要
受電方式：6.6kV １回線受電方式
需要設備容量：3000KVA
予備発総容量：220KVA
３．リニューアル前の状況とお客様の要望
３．リニューアル前の状況とお客様の要望（１）状況
・竣工後４４以上経過し、館内の照明器具は水銀灯と蛍光灯が使用されている。
（２）お客様の要望
・低コストで施工してほしい。
・下記①②③を提案して欲しい。

図２ Ａ案とＢ案の提案資料抜粋

-426-

96

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同様に、館内器具についても２案の提案資料を作成したが、受注生産品、廃品になっている器具が多く、器具更新の際に既存器具との互換性をとる為の材料が発生し、コスト高の要因になることが判明した。
そこで、既設器具を最大限流用し、ランプと安定器を更新することを提案した。この結果、器具ごと取り換える台数が削減され、器具の費用、取替費用、産業廃
棄物量も抑制できた（図３,図４参照）。

７．既存とＬＥＤ化案における経済比較表の作成
今回取替対象の器具Ａ～Ｕを、既存器具とＡ・Ｂ案から選定したＬＥＤ器具の比較表を作成した。
既存器具のランプ寿命、ランプ価格及び取替費用、消費電力から年間のランニングコストを算出した。
ＬＥＤ器具においても同様に年間のランニングコス
トを算出し、各器具のイニシャルコストと合わせて提示した。
作成した経済比較表により、年間ランニングコストを現状からどれくらい削減できるか提示した。
また、ＬＥＤにおける償却年数については、グラフ化
し、お客様に今後の見通しを分かりやすく説明できる資料とした（図５,図６参照）。
・既存ランニングコスト

図３ 交換後の LED 照明（看板･駐車場･出入口）

・更新後ランニングコスト

６．８年

図５ ランニングコストの検討結果★ イニシャルコスト

￥13,837,000★ 年間ランニングコスト削減量\ 2,027,308★ 償却年数

約 6,8年

図６ 償却年数

図４ 交換後の LED 照明（中央エスカレータ）
６．各箇所の取替工事計画
各箇所の取替工事日程については、お客様と調整し、開店前、閉店後、休日の中で行なった。
工事着手前には、取替範囲の器具の点灯状況を確認
し、回路の絶縁抵抗測定を行ない、取替後に不具合があった場合、取替前の状態を確認できるよう記録した。
また、館内の高天井エリアにおいては、組立足場を計
画し、安全に施工できるように留意した。

８．提案資料作成における留意点
照明器具のＬＥＤ化工事は多大な費用が発生するので、お客様の要望を聞き、エリアを細かく分け、エリ
ア毎に積算金額を提示することで予算に合った更新計
画を長期プランで考え、お客様が工事に踏み切っていただけるよう、コストに関する資料については詳細に示す必要があると考える。
９．おわりに当該計画の照明器具のＬＥＤ化更新工事は遅滞なく完了し現在も問題なく使用されている。
また、次年度にむけて館内の蛍光灯のＬＥＤ化をお客様と計画している。
本施工を計画するにあたり、関係者様の多大なご指導、ご協力に深く感謝申し上げます。

-427-

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97

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



I-14

誘導電動機のベアリング損傷診断○中村久栄（(株)トーエネック），水野幸男（名古屋工業大学）
Diagnosis of Bearing Failure in Induction Motor
NAKAMURA Hisahide (TOENEC Corporation) and MIZUNO Yukio (Nagoya Institute of Technology)
キーワード：三相誘導電動機，ベアリング損傷，診断，サポートベクターマシーンまえがき
電動機では、ベアリングで発生する故障が全体の を占めると報告されている  。製造ラインで使用されている電動機において、破損や焼付きといったベアリングの損傷は、ラインの停止を引き起こす可能性があり、自動車の駆動用電動機におけるベアリングの損傷は、大きな事故につながる恐れがある。こうした背景から、ベア
リングの信頼性を維持するためにも、早期の異常診断が重要となる。
本研究では、
ベアリング損傷の早期診断を対象とする。
はじめに、回転数が変化する電動機の負荷電流に対して
周波数解析を行う。次に、周波数解析により診断に有用な特徴量を抽出する。そして、その特徴量を用いてベアリング損傷を診断する手法を提案する。最後に、提案手法の有用性を別の電動機を用いて検証する。

実験
試験環境を図  に示す。試験には、汎用三相誘導電動機（N9、9、$、PLQ）を用いる。こ


CT
U

行う。
この電動機のベアリングに損傷を発生させる。ベアリ
ング損傷としては、ベアリング外輪に人為的に穴（直径PP、深さ PP）を導入する。ベアリング損傷の外観を図  に示す。また、ベアリング損傷を有する電動機と比較するため、正常なベアリングの電動機に対しても同様の計測を行う。

Iu

Iv

Iw

Vuv Vwv Vwu.

メモリハイコーダ
A/D Converter（HIOKI 8860）

Measured DataPC

図  試験環境

図 ベアリング損傷
電流解析
電動機が PLQ で回転している際の 8 相電流に対して周波数解析した結果を図  に示す。周波数分解能は+]である。また、周波数スペクトルは最大振幅が となるように正規化している。一般に、ベアリング外輪に異常があると、回転数に依存した周波数成分が変化することが知られている。図  において電動機正常時とベアリング損傷時を比較すると、+] と +] 付近の周波数成分が変化していることが確認できる。そこで、これらの周波数成分の振幅に回転数を加えた  次元特徴量

-476-

98

Load

Motor

W

Speed indicatorの電動機の回転数を からPLQ の間で連続的に変化させたときの各相に流れる負荷電流や相間電圧、回転数を計測する。
計測用センサとしては、電流、電圧の計測用に日置電機製の電流センサ と電圧プローブ 、回転数の計測用に小野測器製 +7をそれぞれ用いる。これ
らのセンサから出力された信号は、$' 変換器を搭載したボードを介して直接、
外部 3& のハードディスクに書き込まれる。今回の計測では、サンプリング時間は µV、
データ記録長は  点とする。上記測定条件では、各セン
サから 3&へ FK分のすべてのデータ転送を 秒以内
で行うことができ、計測は 秒間隔のタイマトリガで

V

Power
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


0

-10

healthy-20

failure表 690 のパラメータ
,WHP
9DOXH
7\SHRI690
6RIW0DUJLQ690
.HUQHO5DGLDO
&

γ


Amplitude

-30

-40
-50
-60

-70
-80

-90

表 診断結果
'LDJQRVLVUHVXOW0RWRU&RQGLWLRQ+HDOWK\)DLOXUH+HDOWK\
)DLOXUH



-100
0

20

40

60

80

100

Frequency [Hz]図  周波数スペクトル（PLQ）ータを評価データとして診断を行った。この電動機に対する正答率は （ ×）であった。
 直径 PP の穴をベアリングに導入した電動機と正常
電動機を高正答率で識別できることから、提案手法はベアリング損傷の早期診断に有効と考えられる。
おわりに 負荷電流の周波数解析と 690 による診断方法を提案し、回転数が変化する状態でもベアリング損傷を診断できることを示した。今後、同様のベアリング損傷を有する電図  特徴量分布

分布を図  に示す。図  によると、特徴量はベアリングの状態に応じてそれぞれ別々の領域に分布することが確認できる。また、これらの特徴量は、電動機の回転数低下に伴い、減少する傾向にあると同時に、ほぼ直線状に変化することが確認できる。以上の結果より、+] お
よび +] 成分の振幅と回転数はベアリング損傷時の診断における特徴量として適切である。
690 による診断 サポートベクターマシーン 690  を用い、特徴量に基づく診断を行う。教師データには、ベアリング正常時と損傷時それぞれ  個ずつのデータを用いる。評価データには、任意の回転数で稼働する際に得られた  個のデータを用いる。また、690 を実行する際のパラメータ

動機を準備し、提案手法の有効性を検証する予定である。

参考文献
 0RWRU5HOLDELOLW\:RUNLQJ*URXS“5HSRUWRI/DUJH
0RWRU5HOLDELOLW\6XUYH\RI,QGXVWULDODQG&RPPHUFLDO,QVWDOODWLRQ 3DUW ,,” ,((( 7UDQV RQ ,QGXVWU\$SSOLFDWLRQV9RO,$1RSS  
 9DSQLN91“6WDWLVWLFDO/HDUQLQJ7KHRU\”
-RKQ:LOH\ 6RQV1HZ<RUN  

条件は表  のように設定した。
 診断の結果を表  に示す。いずれの状態に対しても％（ ×）と高い正答率が得られた。
 また、新品の電動機を新たに用いて提案手法を評価した。この電動機においても同様に、回転数を  からPLQ の間で変化させたときに得られる  個のデ

-477-

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2021 年電気設備学会全国大会

I-21

絶縁油の含有物質と劣化の関係性の一検討○大島誠一郎，中村久栄，小林浩（(株)トーエネック），末原憲一郎，橋本篤（三重大学）
Examination of the relationship between substances contained in insulating oil and deterioration
OSHIMA Seiichirou, NAKAMURA Hisahide, KOBAYASHI Hiroshi (TOENEC CORPORATION), SUEHARA Ken-ichiro and
HASHIMOTO Atsushi (Mie University)
キーワード：油入変圧器，絶縁油，劣化

１はじめに
油入変圧器は，送配電系統において重要な機器の一つである。油入変圧器の余寿命を検討する劣化指標として一般的に使われているものの一つが，絶縁紙のセルロー
スが分解されて絶縁油中に溶け出すフルフラールという物質である。しかし，絶縁油中に生成するフルフラール

絶縁油中フルフラール値を得た。
２．２ 加速劣化試験
絶縁油，絶縁紙，銅触媒，鉄触媒をガラス容器(GL サイエンス製ヘッドスペースボトル 500ml)に入れて加速劣化試験を行った。各材料の分量を表 1 に示す。分量は過去の事例を参考にした 1) 2)。加速劣化方法は定温乾燥機

量はごく微量であり，測定には時間と労力が必要である。
一方で，新品の絶縁油の含有物質が劣化によりどのように変化するかは知られていない。仮に，フルフラールと相関があり，絶縁油中濃度をフルフラールより簡易に測定できる物質を明らかにすることができれば，効率的な劣化診断が可能になる。

(SANYO 製 CONVECTION OVEN)を 100℃に設定して42 日間加熱した。0，7，14，21，35，42 日時点で絶縁油を採取し，計 6 検体を得た。
３*&06 による分析結果
GC-MS では，測定対象の含有物質を特定することができる。今回，GC-MS に使用した機器は島津製作所製

そこで本稿では，実機から採取した絶縁油および加速劣化試験で得た絶縁油をガスクロマトグラフ質量分析(以下，GC-MS)して得られた様々な物質について，含有量の推移やフルフラール量との関係性について整理する。
２絶縁油検体の採取
以下の 2 通りの方法で採取した絶縁油計 20 検体をの GCMS-QP2010 Ultra である。絶縁油 20 検体を分析した結果，210 種類の含有物質が確認できた。
また，スペクトルのグラフ上の面積値に基づいて各
表 1 加速劣化試験に使用した材料
分量
材料名
300 ml
絶縁油(JXTG エネルギー
高圧絶縁油 A)
27.0 g
絶縁紙(クラフト紙 PI2)
22.5 g
銅触媒(ポリウレタン銅線)
鉄触媒(ケイ素鋼板)
160×50×0.27 mm


GC-MS の対象とした。
２．１ 実機検体
実機から 14 検体を採油した。また，同時に従来の測定手法である高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により

面積値順位
1
2
3

4
5

表 2 絶縁油中フルフラール上位 5 検体および加速劣化検体の面積値上位 5 位
実機検体：絶縁油中フルフラール順位
1
2
3
4
5
ジメチルナフ ジメチルナフ アセトン
ジメチルナフ ジメチルナフ
タレン
タレン
タレン
タレン
アセトン
酢酸
トルエン
酢酸
酢酸
2-メチルナフ アセトン
酢酸
アセトン
アセトン
タレン
1-メチルナフ メチルエチル
タレン
ケトン
ブチルアルコ 酢酸ブチル
ール

ジメチルアダマンタン
メチルシクロ
ヘキサン

-490-

100

メチルエチル
ケトン
ギ酸

加速劣化検体(42 日)
フルフラール

ブタン酸

アセトン
ヘキサメチル
シクロトリシロキサン
酢酸

メチルエチルケトン

ジメチルジスルフィド

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80
面積値>×@

値上位 5 位の物質を表 2 に示す。表 2 より，ジメチルナ
フタレン，アセトン，酢酸が共通して高い面積値を示す
ことがわかった。そこで，それらの物質について，実機検体では絶縁油中フルフラールとの関係性を，加速劣化
検体では経過日数に対する関係性を分析した。
３．１ 実機から採油した絶縁油

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

フルフラール7060

ジメチルナフタレン

50

酢酸

40
30

アセトン

20
10

0
0

7

14

21

28

35

>×@物質の相対的な含有量を数値化した。実機検体で絶縁油
中フルフラール値が高い上位 5 検体と，42 日経過後の加速劣化検体のそれぞれで，210 種類の物質のなかで面積

面積値ジメチルナフタレン

2021 年電気設備学会全国大会

42

経過日数

絶縁油中フルフラール値が増加するとアセトン，
酢酸，
フルフラール面積値も増加する傾向があることがわかった。一方で，ジメチルナフタレンは絶縁油中フルフラー
ル値が低いときにもピークがあり，フルフラールと同様な傾向は認められなかった。絶縁油中フルフラール値と各物質の決定係数 R2 を表 3 に示す。表 3 より，アセトン

軸に取ったグラフを図 2 に示す。
 図 2 より，新油から徐々に劣化が進行する場合でも，
フルフラール面積値の増加に伴い酢酸の面積値は増加することが確認できたことから，両者は変圧器材料の劣化に伴う変化の指標となりうることが示唆された。
ただし，
42 日経過後の検体のフルフラール面積値は，実機の最大と酢酸はフルフラールと相関があり，かつ絶縁油中に多く含まれていることが分かった。

値と比較して約 17 倍と大きく，100℃の劣化試験では絶縁紙が過大に変化してしまった可能性が高い。実機に近い現象を再現するには設定温度を下げる必要があると思われる。
４ まとめ 油入変圧器実機から採取した14 検体と新油を100℃環

18

18

16

16

14

14

12

12

10

10

8

8

6

6

4

4

2

2

面積値フルフラール>×@

３．２ 加速劣化した絶縁油 加速劣化した 6 検体のジメチルナフタレン，
アセトン，
酢酸およびフルフラールの面積値を縦軸，経過日数を横面積値[10×106 ] 実機検体 14 検体のジメチルナフタレン，アセトン，酢酸およびフルフラールの面積値を縦軸，HPLC で測定した絶縁油中フルフラール値を横軸に取ったグラフを図 1に示す。
 図 1 より，ジメチルナフタレン，アセトン，酢酸でフルフラールより 2 桁程度多い面積値が得られた。

境下で加速劣化させた 6 検体の含有物質を GC-MS で分析した。その結果，絶縁油中に比較的多く生成されるア
セトンと酢酸とフルフラール値とに相関があり，劣化の指標となりうる可能性が示された。今後，実機の絶縁紙の劣化に近い温度条件下で試験を行い，酢酸やアセトンを指標とした劣化診断法の確立を行いたい。

0

0

0
アセトン

0.2

0.4
0.6
0.8
1
絶縁油中フルフラール値[ppm]酢酸

ジメチルナフタレン

図 2 加速劣化試験の経過日数と物質含有量の関係

1.2

参考文献

フルフラール

図 1 絶縁油中フルフラールと物質含有量の関係
表 3 絶縁油中フルフラールと各物質の決定係数
ジメチル フルフラ
物質名 アセトン 酢酸
ナフタレ ール
ン
R2
0.66
0.89
0.22
0.82

1) 澤田 賢良, 元治 崇, 片桐 純一, 竹澤 由高, 伊藤 雄
三：「光診断による変圧器絶縁油の劣化度評価」,電気学会論文集 B,Vol.120, No.3 pp.362-367 (2000)
2) 佐藤 学, 竹田 翔, 小川 徹也, 芳野 健司, 太田 延
幸：
「PFBOA 誘導体化-GC 法によるエステル系絶縁油中
フルフラールの分析」，平成 28 年電気学会全国大会，
5-080 (2016)-491-

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101

発表者と連名者

102

大阪本部 営業部
工事第二グループ／竹岡 滉貴営業本部 設計部
総括グループ／淵上 尚子

技術研究開発部
研究開発グループ／藤田 悠

中部本部 内線部
工事第三グループ／足立 惇

営業本部 設計部
設計第二グループ／濵田 純子

技術研究開発部
研究開発グループ／山本 達也営業本部 設計部
総括グループ／寺前 紀幸

技術研究開発部／小林浩

中部本部 内線部
工事第一グループ／木村 龍河

営業本部 設計部
総括グループ／古守 昌彦

技術研究開発部
研究開発グループ／棚橋 優

技術研究開発部
研究開発グループ／伏見 文弥技術研究開発部
研究開発グループ／三井 佑悟技術研究開発部
研究開発グループ／西戸 雄輝三重支店 鈴鹿営業所
工事グループ／平山 学

営業本部 設計部
設計第一グループ／小山 卓也

技術研究開発部
研究開発グループ／大島 誠一郎

三重支店 鈴鹿営業所
工事グループ／佐藤 元紀営業本部 設計部
設計第二グループ／竹内 稚登技術研究開発部
研究開発グループ／青山 泰宏三重支店 鈴鹿営業所
工事グループ／古川 裕昭営業本部 設計部
設計第一グループ／古田 純

技術研究開発部
研究開発グループ／水野 誠

長野支店 上田営業所
工事グループ／西澤 純也

長野支店 営業部
営業グループ／小林 庄二郎

技術研究開発部
研究開発グループ／阪井 雄真

技術研究開発部
研究開発グループ／中村 久栄技術研究開発部
研究開発グループ／水野 誠

一般講演の聴講報告
2021年9月2日・3日の2日間、2021年（第合わせた変圧器の容量選定が妥当と考えられる。

39回）電気設備学会全国大会がオンライン（会そこで、中規模テナントビル2件において、建築

場：名古屋工業大学)で開催された。一般講演総設備設計基準による容量選定方法と実測データか数201件のうち当社の発表件数は33件で、当社ら損失が少ない容量を選定した場合を比較した。

としては過去最多の発表件数であった。

この結果から、実測データから選定した変圧器容

本稿では、今後の参考となる一般講演およびシ

量が小さく、損失によるCO2排出量も少なくな

ンポジウムについて紹介する。なお、講演プログることが得られた。

ラムについては、電気設備学会ホームページま[感想]

たは電気設備学会誌2021年7月号を参照された

後は、CO2排出量の削減を目的とした変圧器
容量選定が必須条件になると想定される。当社もい。

お客さまに設置した変圧器の実稼働データを収集

一般講演

し、設計業務に活かすことが望ましい。

各業務に関連する一般講演について紹介する。
なお、当社の講演については省略している。

③ECSO導入効果の試算および実証結果に関する報告（1）設計・積算に関する講演①低圧幹線設備におけるバスダクトとケーブルの発表者：関西大学 米津 大吾 氏
[発表概要]
電気設備学会関西支部の「経済性と環境を考慮

比較検討
発表者：㈱関電工 北本 秀太 氏した電線ケーブルの最適導体サイズに関する調査研究」では、ケーブル損失低減を図るために電線[発表概要]
低圧幹線設備におけるバスダクトとケーブルを

太径化（ECSO）を推進している。今回、事務所

敷設コスト面で比較した。一般的なバスダクトのビルの各変圧器二次側のケーブルを現行サイズよ採用メリットは、①電圧降下が低い、②施工性のりも1サイズアップさせた場合の省エネ効果を試

向上、③分岐増設は容易などが挙げられる。また、算した。試算結果からケーブルコストは増加する

デメリットは①コスト増加、②現場加工調整が困

が、ケーブル損失の低減による省エネ効果やピー

難となる点である。

ク電力低減効果が確認され、コスト増額費用は3、今回、需要率を考慮して負荷設備数や負荷容量4年で回収可能であることが確認された。また、について試算した結果、負荷までの距離が長くな

ECSO導入効果が試算できるソフトウェア開発をるほど、バスダクトとケーブルのコスト差が小さ進めている。

くなる傾向が見られた。

[感想]
カーボンニュートラル（CO2排出量の削減）[感想]
今後、低コスト化や工期短縮化を検討する上で、を実現するには、製造から廃棄に至るまでのライ

バスダクトとケーブルの比較検討が容易にできる

フサイクルコストを考慮したケーブルサイズの選ツールが必要になると思われる。

定が重要視されるはずである。今後も継続的にお客さまのCO2排出量削減に関する提案・設計に②実態調査を活用した中規模テナントビルにおけ情報収集を行うべきである。

る変圧器容量の選定
発表者：㈱関電工 梅津 聡一朗 氏[発表概要]
一般的に国土交通省の建築設備設計基準に従って適切な余裕を見込んだ変圧器容量を選定する（2）施工①タブレットを活用しての施工管理
発表者：㈱ユアテック 中村 雅仁 氏
[発表概要]

が、過剰な容量となるケースでは変圧器損失によ施工管理の効率化を図るため、情報共有サービ

る電力ロスも大きくなる。従って、実稼働状況にス「SPIDERPLUS」、Web会議システムなどを103

活用して、各種書類、現場写真、図面など管理、の傾斜を検出する。子機は920Mhz帯無線通信

建設現場と事務所間の移動時間の削減、建設現場により親機へ伝送し、親機は、子機から得られたへ確認と指示を行った事例を紹介していた。これ

データを用いて異常判定を行う。異常と判断されらの取り組みによって、従来の施工管理方法と比た場合は、LPWA(Sigfox網)で担当者のメールア

べて、一日当たり30分ほどの業務効率化が実現

ドレスに通知する仕組みである。

したようである。

[感想]
簡単な仕組みで低コストに盗難発生を通知でき[感想]
当社でもSPIDERPLUSなどの各種ツールを積るため、現場事務所などでは有効に利用できると極的に活用して、施工業務の効率化を目指すこと思われる。近年は、太陽光発電設備や現場事務所が望ましい。また、各種ツールに対する課題があなどで、電線やケーブル類の盗難被害があるため、

れば、当部は積極的に課題解決に向けて取り組み

このような通知システムの利用も検討していくこたいと考えている。

とが良いと思われる。

②電気設備工事におけるスマートグラスの活用の（3）運用・保守検証①熱画像測定による油入変圧器の劣化診断に関す発表者：㈱ユアテック 佐藤 寿実 氏る研究[発表概要]

発表者：関東学院大学 大谷 峻平 氏

施工現場におけるスマートグラス活用による業[発表概要]

務効率化を図るため、音声操作が可能なスマート

油入変圧器を停止することなく機器の不具合やグラス(Real wear社：HMT-1)の試行運用と課題

劣化状況を把握するため、赤外線画像カメラを用抽出を行っている。特に配電線工事などにおけるいた劣化診断方法の有用性について検討を行って高所作業状況の確認や、経験の浅い作業者に対すいる。劣化診断手法は、変圧器を赤外線画像カメる教育・指導への活用が期待できる。ただし、スラで撮影し、画像から最高温度を最低温度の温度

マートグラスの重量が重いため、作業者の首にか差と経年劣化数の関係性を把握するというものでかる負担が大きいこと、強風下では音声操作が困ある。講演では、30年以上経過した変圧器では難となること、通信が不安定になる等の課題が抽

温度差が大きくなる結果を紹介していた。

出された。

[感想]

[感想]

変圧器の負荷率や設置場所の周囲温度を考慮しスマートグラスなどのウエアラブルデバイスのていない点は残念であるが、赤外線画像カメラを利用は、特に安全性や品質の向上が期待できると用いて簡易的に変圧器の劣化診断が可能となれ考えられる。今後のニューノーマルの進展に伴い、ば、保守点検業務の効率化に寄与するため、今後当社も様々な業務におけるウエアラブルデバイスの研究に期待したい。

の活用方法を検討することが重要と思われる。
②配電盤内絶縁劣化リスク推定方法の開発③電線盗難防止装置の開発

発表者：日本ファシリティ ･ソリューション㈱発表者：㈱関電工 米本 和浩 氏
[発表概要]

104

伊藤 陽人 氏
[発表概要]

電線などの資機材の盗難事象は、資機材や施工

配電盤内において塵埃堆積による絶縁不良を予人員の再手配、関係会社などとの工程の再調整に知するため、塵埃検知センサなどを用いて検証を

よるネガティブコスト要因となるため、電線盗難進めている。汚損物や水分が付着した碍子では、防止装置を開発した。

電圧が印加された場合に微小な発光放電が確認さ

電線用ドラムなどの上部に加速度センサ（以下、れた。この微小放電が検知できれば、トラッキン子機）を設置し、盗難時に発生する振動やセンサ

グ劣化の予兆が検知できるため、検知機器の開発

とフィールド試験を実施中である。

システム「ToEMS®」により同様な試験を実施し[感想]ていく予定である。

電気事故防止に関する取組みは大変興味深い。
フィールド試験結果などに関する続報に期待した

（5）他

い。

①遮断器の不要動作の原因追及について
発表者：㈱九電工 高橋 俊樹 氏

③冷凍・空調設備の能力値算出に基づいた異常予兆診断技術
発表者：㈱日立製作所 岡 恵子 氏
[発表概要][発表概要]
40年以上経過した建築物において、既存部分を運用しながら全面改修工事を実施した。この改修工事でアスベストの撤去・解体中に、解体業者

これまでに冷凍設備や空調機器を対象に局所部が変圧器二次側（3φ3W400V）の金属配管を分空間法（LSC法）と呼ばれるデータ解析手法

誤切断したため、金属配管内の電線を2線短絡・を用いて、正常時の運転データを一定期間学習し、地絡させた。この事故の波及により、別の変圧器

現在の運転データとの差異を数値化することで異二次側（3φ3W210V）のエスカレーター制御

常予兆を検出してきた。今回は、本手法と関連機盤が焼損した。

器の能力値（冷暖房能力など）から異常原因を推定

原因調査から、事故点による一時的な対地電圧する方法を考案した。具体的には、正常時の実測上昇（最大448V）が発生することを確認した。

データから算出した能力値を2種類選定して、複数の二次元分布図を作成しておく。これらの分布②音声データの取得方法に関する一検討から外れたデータが確認された場合に、機器能力値と異常原因を示すマップから原因を推定できる。
[感想]

発表者：㈱関電工 佐藤 洋一 氏
[発表概要]
会議や打合せ後の議事録作成業務の効率化を目コロナ禍において、お客さま設備の遠隔監視や指して、音声議事録作成に注目してきた。以前は、保守点検依頼が増えると想定している。今後、当音声認識エンジンの文字変換精度が高くないた社でも数多くのお客さま設備の監視データを収集

め、誤変換が多かった。

し、当社独自の異常予兆検知手法を用いたサービ

そこで、変換精度の向上方法を検討した結果、

ス提供を行うことが望ましい。このようなサービ①文字変換を意識した発音またはリスピーク方式

ス提供は、お客さまとの関係強化につながる。

の採用、②スピーカフォンの利用が効果的であった。ただし、専門用語や略語などの認識精度を向（4）再生可能エネルギー・水素利用など上させるための辞書登録に関する課題も抽出され①省エネルギーとBCP機能を実現する水素利用ている。

蓄エネルギーシステム
発表者：清水建設㈱ 田川 章裕 氏
[発表概要]
建物附帯型の水素エネルギー利用システム「Hydro Q-BiC」の概要と安全対策などについて[感想]
当社も議事録作成などの業務効率化について、検討していくべきである。また、文字変換を意識した発言は、会議参加者に正しく伝わりやすいため、コミュニケーションの向上が期待できる。

講演された。本システムは消費できない太陽光発電設備の余剰電力を水素に変換して貯蔵しておき、ピーク電力発生時や停電発生時に燃料電池による電力供給を自動的に行うシステムである。
[感想]
当社も安全創造館に水素製造装置や燃料電池などを導入し、当社独自のエネルギーマネジメント
105

技術研究開発部だより技術研究開発中長期ビジョンを策定
技術研究開発委員会では、2020年9月に「技術研究開発中長期ビジョン～足元と10年先を見向けた競争力の強化」の中にある「③技術力の強化：付加価値の創出・効率化に資する技術研究開据えて～」を策定した。これまでは、2013年に策定した「工場を中心としたソリューションビジネスの強化」と「コストダウンによる収益性向上」

発の強化」と、「①効率化・生産性向上の取り組
み強化」に対応している。
2つの方針のうち、付加価値の創出に資する技を柱とした全社技術開発中長期ビジョンに基づき技術開発を進めてきた。これにより、受注拡大に貢献した開発成果も得られたが、一部の開発成果

術研究開発には、新規事業創出を目指した技術研
究開発も含めており、図2に掲げた3つのキーワ
ードを柱としている。
「事業継続」は、お客さまでの円滑な技術移転・積極的な営業展開の困難、
長期的視点の研究の不足などの課題も明らかになった。そこで、技術研究開発部が中心となり、現業部門との意見交換を行ないながら、10年先の2030年を見据えた新しい技術研究開発中長期ビジョンを策定した。
基本方針は図1のとおりである。2つの方針は、
中期経営計画2022の重点方針2「収益力向上にのカーボンニュートラル実現や事業継続への貢献を目的とした研究開発、「新たな産業革命」は、
AI、IoT、5G、BIMなどの最先端技術を活用した研究開発、「環境対策」は、お客さまの事業活動に関わるエネルギー・環境問題を解決するための研究開発である。これらはすべてお客さまのSDGsへの取り組みに貢献することを目指した研究開発と位置づけている。

1. 付加価値の創出に資する技術研究開発①世の中の変化を捉えた技術力 ･ 提案力向上に向けた研究の推進②新規事業創出を目指した研究の推進

長期的な研究開発

2. 効 率 化 に 資 す る 技 術 研 究 開 発
現業のニーズを捉えた生産性・安全性向上に向けた研究の推進
図1

技術研究開発 基本方針

図2

106

付加価値研究分野

短期～長期的な研究開発

技術研究開発部
研究開発グループ長／水野 誠

技術研究開発部長／小林 浩

技術研究開発部の研究開発テーマ
技術研究開発部における2021年度の主な研究

技術研究開発部の他の活動として、方面本部や支開発テーマを表１に示す。
効率化分野の研究は、現業部門と協働で実施している。また、事業継続・環境対策分野の研究は提案力の強化による他社との差別化を目的として店において研究成果説明会を開催している。これは研究成果への理解を深め、お客さまへの提案に活用する他、新たな研究ニーズを得るための意見交換を目的としており、今後も忌憚のないご意見取り組んでいる。
さらに、安全性向上の分野の調査では、過去の災害事例分析や、市販製品の調査・試行を行い、をいただきたい。

今後の研究課題を明確化する計画である。

表1

方針

分

野

2021年度 技術研究開発部 研究開発テーマ

名称

落雷時に発生する過電圧の推定方法に関する研究
付
加
価
値
の
創
出

事業継続

低圧電路監視装置に関する基礎研究
燃料電池を含めたマイクログリッドシステムの最適運用技術の開発
需給調整市場参入に向けたデマンドレスポンスシステムの開発

環境対策

クラウド型エネルギー管理手法の研究
給食センター向けデマンド制御システムの開発
CFDを活用した工場における暑熱対策手法の評価
施工担当者の業務省力化支援ソフトの開発
BIM情報を活用した設計・施工業務効率化ソフトの開発

効

率

化

画像認識技術を活用した積算業務の効率化に関する研究
ダクト風量調整の効率化支援ツールの開発

効率化

建設系廃棄物の3R推進に関する調査
分光分析に基づいた絶縁油劣化診断装置の研究開発
保守管理

低圧電動機固定子巻線の絶縁診断手法の研究開発
太陽光発電の熱画像診断手法の研究
DXを見据えた設備メンテナンスの研究

安全性向上

作業災害・交通災害の発生防止に資する製品・システムの調査

107

技術研究開発部の現業支援業務
技術研究開発部では、研究開発業務だけではな
く、現業支援業務も行っている。目的は、現業部
署の技術サポートと、お客さまの技術的信頼獲得である。
内容は、現業部署での提案・設計・施工・保守などの実務で生じた技術的な課題の解決であり、具体的な例は以下のとおりである。
・障害の原因調査と対策提案
漏電遮断器の不要動作、各種機器の動作不具合などの各種障害に対する、計測などによる原因調査、及び対策の提案
・お客さまへの技術提案
ToEMS、TLDシステムなどの当社独自技術
や、お客さまのニーズに応じた最適なシステムなどの提案
・技術計算を含む設計支援
太陽光発電システムの発電電力や建物影のシ
ミュレーション、高調波流出電流計算など高度な技術計算・新技術・新製品の調査
電気設備の劣化診断技術調査、省エネ機器の技術評価、各種規程・技術文献などの調査・技術関連アドバイス
電気設備や空調設備などに関わる技術的なア
ドバイス
最近10年間の現業支援件数は図1のとおりであり、合計では478件の支援を行っている。また内容は図2のとおりであり、最近はToEMSによるエネルギー監視（見える化）に関する支援・提案が多い。
技術研究開発部では、今後さらに現業部門の統括部署と連携し、提案力向上のための支援、技術的なアドバイス、各種障害対応などの支援を実施
し、研究テーマの発掘にもつなげたいと考えている。
イントラネットの「技術研究開発部だより」に掲載している現業支援実績、担当者の連絡先と担
当業務および表1に示す支援内容と担当者の一覧
表を参考に、技術的な相談があれば、まずはご一報ください。
以 上

108

図1

最近10年間の現業支援件数

図2

最近10年間の現業支援内容

表1

技術支援分野と担当する研究員

技術支援分野担当する研究員

各種電気障害山本、藤田、大島、伏見、
中川

ToEMS（エネルギー監視）

高橋、眞玉橋、林崎、
西村

太陽光設備関係

西戸、青山、伏見TLDシステム、DGR

山本、大島

省エネ対策

高橋、眞玉橋、西村

電気技術計算、電気法規

山本、西戸、藤田、中川

劣化診断

中村、大島、伏見

人工知能

棚橋、三井、阪井

空調全般、空調異常検知

中井、千葉

排水処理

加藤、近田

研究成果報告会
当社の2020年度 研究成果報告会を3月29日、30日の2日間、本店別館 地下講堂で開催した。
技術研究開発部、情報通信統括部、営業本部の研究担当者から、24件の研究成果を報告した。2日間で延べ60人程度の社員が聴講し、活発な意見交換が行われた。

研究テーマと報告者

月日

3/29(月)3/30(火)

研

究

テ

ー

マ

報告者

都市部配電線の高調波対策に関する研究藤田悠

雷害防止に有効な接地方式に関する基礎研究山本達也

絶縁油光測定による劣化診断手法の開発

大島誠一郎

低圧電動機固定子巻線の絶縁診断手法の研究開発

中村
伏見

久栄
文弥

情報端末を用いたARセンシング技術の研究中村久栄

画像認識技術を活用した積算業務の効率化に関する研究三井佑悟

ビックデータを活用した設計業務支援ツールの開発

三井佑悟

BIMを活用した業務効率化の研究（その１）内線設計

眞玉橋剛志

竣工図書の作成効率化ソフトの開発

山本

施工体制管理ソフトの開発

眞玉橋剛志

高調波流出電流計算書作成ソフトの開発

藤田
山下

悠
絢也

ELドローンの高機能化に関する研究西戸雄輝

太陽光発電のEL画像からの発電性能低下量算出手法の確立

青山泰宏

クラウド型溶解エネルギー管理手法の構築に関する応用研究西村叔介

燃料電池を含めたマイクログリッドシステムの最適運用技術の開発

西戸
棚橋

雄輝
優

空調機器を活用したデマンドレスポンス制御手法の開発

千葉理恵

人工知能を用いたデマンド電力予測手法の研究

棚橋優

給食センター向けデマンド制御システムの開発

千葉理恵

微細気泡技術を利用した含油廃棄物減容化手法の開発

加藤勇治

CFDの効率的活用に関する研究成瀬仁

BIMを活用した業務効率化の研究（その２）空調管施工要領書

近田有希子

ローカル５Gの導入に関する調査高橋

和宏

５Gを睨んだIoT社会を支えるネットワークインフラの調査及び設計

伊藤
東

俊明
聡志

次世代アンドンシステム構築の設計および開発

安藤

勝博

達也

109

第30回全社技術研究発表会
技術研究開発部は、2020年11月27日、本店本館6階講堂にて全社技術研究発表会を開催した。本年はTV会議システムにより各支店・方面本部も含め聴講いただいた。
発表会では、技術研究開発部、空調管本部、中部本部、支店から6人が発表、社長賞の他、奨励賞に田中 篤志主任（岐阜支店）の「電源の信頼性向上を目的とした受変電設備リニューアル事例」、前田 隆弘副課長（空調管本部）の「ダクト風量測定方法の効率化支援ツールの開発」、審査員賞に神谷 純一社員（中部本部）「ウェアラブルカメラを利用した現場管理業務の効率化について」が選ばれ、賞状が贈られた。
岐阜大学の蜷川 忠三氏による「ビルマルチ空調機群を活用したバーチャルパワープラントの研究」と題した特別講演も行われた。
発表件名と発表者
発

件

名

発

表

者

受賞名

電源の信頼性向上を目的とした受変電設備リ岐阜支店 営業部 内線工事グループ
ニューアル事例田中篤志

配管耐震支持材検討ソフトの開発

技術研究開発部 研究開発グループ

中井一夫

オンサイト EL 測定を用いた太陽電池モジュールの技術研究開発部 研究開発グループ
劣化による出力低下量推定手法の開発

青山

泰宏

社長賞

ダクト風量測定方法の効率化支援ツールの開発

前田

隆弘

奨励賞

ウェアラブルカメラを利用した現場管理業務の効
中部本部 内線部 技術グループ率化について

神谷

純一

審査員賞

現場情報共有ツールとしてのクラウドカメラの活中部本部 空調管部 工事第一グループ
用

山下

大喜

蜷川

山下

110

表

忠三 氏

大喜

空調管本部 空調管統括部 技術グループ

表彰者の皆さん

奨励賞 前田隆弘

審査員賞 神谷純一

奨励賞 田中篤志

奨励賞

社長賞 青山泰宏

中井一夫

「学」との交流技術研究開発部は教育センターで共同研究成果報告会をオンラインにて開催した。同報告会は大学との共同研究における成果について報告を行うもので、4テーマについて各大学の研究者から報告を受けた。
2020年度 共同・委託研究一覧
技術研究開発部の研究開発件名
太陽電池の不具合診断・分析手法の確立に関する研究

共同・委託研究先の先生
名城大学 理工学部 電気電子工学科

山中三四郎

教

授

都市部における高調波電圧抑制に関する研究

名古屋工業大学 大学院工学研究科 電気・機械工学専攻
青木
睦 准教授

電磁界シミュレーションによる雷過電圧解析に関する研究

名古屋工業大学 大学院工学研究科 電気・機械工学専攻
安井 晋示 教 授

油入変圧器絶縁油の光分析による劣化診断手法の開発に関す 三重大学 大学院 地域イノベーション学研究科
る研究
末原憲一郎

教

授

教

授

2021年度 共同・委託研究一覧
技術研究開発部の研究開発件名

共同・委託研究先の先生

油入変圧器絶縁油の光分析による劣化診断手法の開発に関す 三重大学 大学院 地域イノベーション学研究科
る研究
末原憲一郎
都市部における高調波電圧上昇抑制に関する調査研究（その2）名古屋工業大学 大学院工学研究科 電気・機械工学専攻
青木
睦 准教授

雷保護設計の最適化に関する研究

名古屋工業大学 大学院工学研究科 電気・機械工学専攻
安井 晋示 教 授

最適化を利用した需要家の水素利用活用に関する研究

名古屋工業大学 大学院工学研究科 電気・機械工学専攻
中村 勇太 助教授

太陽電池の不具合診断・分析手法の確立に関する研究
ダクト風量の測定と調整の効率化に関する研究

名城大学 理工学部 電気電子工学科
愛知工業大学 工学部 建築学科

山中三四郎

教

授

河路

教

授

友也

111

社外講師・セミナー講師
演

題

講

電力品質適正化技術

小林師

講演先・日付浩

電気学会産業応用フォーラム「需要設備における電力品質向上を目指したメンテナンスのスマート化動向」
2020.11.9

配電系統の電力品質解析に用いる
シミュレーションモデル

小林浩

SIP（戦略的イノベーション創造プログラム）「再エネが大量導入された電力系統のシ
ミュレーションモデル」特別講義
2021.1.15（オンライン講義）

電力システム制御特論－スマートパワーシステム事例解説－小林浩

名古屋工業大学（非常勤講師）
2021.7.14（オンデマンド講義）

出典：電気学会産業応用部門ニュースレター 2021年3月号

太陽光発電展PV EXPO2021＊開催期間＊
2021年3月3日(水) ～ 5日(金)
＊会

場＊

出展製品名
オンサイトEL測定サービス

東京ビッグサイト（Web商談）

JECA FAIR2021＊開催期間＊
2021年7月1日(木) ～ 30日(金)＊会場＊

ONLINE展示会

112

出展製品名
自動火災報知器の更新作業の足場レス化
オンサイトEL測定サービス
ToEMS（トーエネックエネルギーマネジメントシステム）

受賞・表彰の記録
受賞日・受賞名

内

容

受賞者

備

2021.3.25「単相SCを用いた電圧不平衡抑制装置」の（一社）日本電気協会中部開発
支部「特別功績者表彰」

藤田

悠

共同受賞
中部電力㈱

2021.3.9（ 一 社 ） 電 気 学 会 電 子・ PSOによる短期演算と中期演算を組み合せたマイクログリッド最適運転計画作成手法
情報・システム部門
技術委員会奨励賞

棚橋
小林

優
浩

中村
青木

西戸

雄輝

小林

浩

棚橋
西戸
小林

優
雄輝
浩

2021.5.26
EL画像を用いたPIDモジュールの出力推定（一社）日本太陽エネルギーに関する研究学会 論文賞
2021.8.25（一社）電気学会
用部門
論文賞

産業応

PSOを活用したマイクログリッド最適運転
計画作成手法考勇太（名工大）睦（名工大）

共同受賞
山中三四郎（名城大）
澤田賢（元・名城大）113

学会・雑誌等への発表・投稿件

名

著者（発表者○）および関係者

PSOによる短期演算と中期演算を組み合○棚橋 優、小林
せたマイクログリッド最適運転計画作成
中村勇太、青木手法
保全高度化のためのデータ活用の現状と課題

小林浩（トーエネック）、
睦（名古屋工業大学）

発表機関・掲載誌
電気学会システムスマートファシ
リティ合同研究会 2020.11.4
2021年電気学会全国大会
2021.3

浩（技術研究開発部）

現場における制気口の風量測定・調整手 ○小林大輝、後藤元綺、河路友也（愛知工業大学）、
空気調和・衛生工学会中部支部
法の効率化検討前田隆弘（空調管本部）、成瀬 仁（技術研究開発部） 学術研究発表会 2021.3
ZEBを対象とした電気設備環境影響のライフサイクル評価

小林

Estimation of Degradation Indices of
Oil-Filled Transformer Based on the
Color Data of Insulating Oil

共通英文論文誌(b)2021年6月
Seiichirou Oshima, Hisahide Nakamura, 号「令和元年 電力・エネルギー
Hiroshi Kobayashi（技術研究開発部）
部門研究会における優秀論文発表賞と技術委員会表彰」特集

浩（技術研究開発部）、滝澤

技術雑誌「スマートグリッド」
2021年4月号

某研究所におけるA種設置とD種設置の切○竹岡滉貴（大阪本部）
り離しについて2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

高圧受電から特高受電への切替施工の留○足立
意点

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

舞台設備における施工事例について

惇（大阪本部）○広中佑一朗、梶川拓磨（岡崎支店）

省施工化を目的とした照明制御見直しの○下平祐輔、浅井健司、中島提案事例について

啓（中部本部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9
2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

ビ ッ グ デ ー タ を 活 用 し た 設 計 業 務 支 援 ○寺前紀幸、古守昌彦（営業本部）、
ツールの開発三井佑悟（技術研究開発部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

BIMを活用した設計業務の省力化・効率 ○小山卓也、竹内稚登、古田 純、化の検討
小林庄二郎、淵上尚子、濵田純子（営業本部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

最適化手法と電気設備関連技術への適用 ○小林 浩、棚橋 優（技術研究開発部）、に関する調査研究安井晋示（名古屋工業大学）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

燃料電池を含む直流マイクログリッドシ○西戸雄輝、棚橋 優、大島誠一郎、
ステムの構築におけるCO2排出削減量の小林 浩（技術研究開発部）
試算

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

太陽電池のEL測定における不具合箇所発○青山泰宏、西戸雄輝（技術研究開発部）
光に関する一考察

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

水素設備を有するオフグリッドの最適容 ○中村勇太、青木量設計に関する基礎検討
棚橋 優、小林睦（名古屋工業大学）、
浩（技術研究開発部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

電力デマンド予測に対する機械学習の適 ○棚橋 優、水野
用検討
中村勇太、青木誠、小林 浩（技術研究開発部）、
睦（名古屋工業大学）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9○阪井雄真、藤田 悠、小林 浩（技術研究開発部）、
青木 睦（名古屋工業大学）、
吉江 学、水野佑哉、濱田康佑、
深江隆之（中部電力パワーグリッド）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

自動力率調整装置を設置した需要家のSC
容量推定ツールの開発

114

総（日建設計）TN系統におけるビル直撃雷による分電盤 ○山本達也、小林 浩（技術研究開発部）、
過電圧発生メカニズムの考察
安井晋示、小森駿矢（名古屋工業大学）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

B種接地線電流と対地静電容量に関する一 ○山下絢也、三辻重賢、山田啓太（営業本部）、考察
山本達也（技術研究開発部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

件

名

負荷機器の系統接続における電力品質への影響調査に関する研究 ～ 実測結果に基づいた多パルス化による高調波電流抑制効果の試算 ～著者（発表者○）および関係者○藤田 悠、小林 浩（技術研究開発部）、
青木 睦（名古屋工業大学）、
堀口康児（中部電気保安協会）、
濱田康佑、吉江 学、
水野佑哉（中部電力パワーグリッド）、
松村年郎（愛知工業大学）

発表機関・掲載誌

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

ホテル・商業複合ビルにおける省施工化 ○渡辺義絋、田中佑樹、小林拓矢、木村龍河、への取組事例
神谷純一（中部本部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

ダイレクト結線端子台採用による盤の省○森川直樹、寺澤旭弘、神谷純一（中部本部）
施工、省スペース化

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

省力化鋼製スリーブを使用したコスト削 ○三輪英之、篠原幸博、大森達哉、古田梓紗、小池亮介、 2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学
減と品質維持迫田英樹、神谷純一（中部本部）
会全国大会 2021.9
覚（中部本部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

寄宿舎新築におけるブランチケーブルな○山野
どの採用による省施工例について陵、田口訓久、村上千尋（中部本部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

短工期の工場新築における、配管の仕様○松本
変更による省力化事例について健、児玉明広、傘

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

防塵対策現場での電気設備事例について○伊藤僚起、吉田康裕（中部本部）

発電設備プラント工事における施工につ○雨宮万博（長野支店）
いて

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

中部電力 MIRAI TOWER（旧 名古屋テ○小林祐介、猪口秀昭、神谷純一（中部本部）
レビ塔）における電気設備改修工事事例

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

絶縁抵抗試験成績書自動作成ソフトの開○伏見文弥、山本達也（技術研究開発部）
発

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

BIMを活用したケーブル布設の取り組み

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9○福田幹久、坂井英二、児玉晃豊（岡崎支店）

ショッピングセンターにおける変圧器リ○平山
ニューアル工事
高圧受変電設備のリニューアル事例

学、佐藤元紀、古川裕昭（三重支店）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9○山下竹彦、堂本雄二、馬渕保幸（岐阜支店）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

低圧幹線におけるアルミケーブルの採用○西澤純也（長野支店）
事例

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

ショッピングセンターにおける照明器具○佐藤元紀、平山のLED化工事学、古川裕昭（三重支店）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

電灯分電盤電圧変更後、特注照明器具リ○田中篤志、堂本雄二、馬渕保幸（岐阜支店）
ニューアル事例

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

施工担当者業務効率化への挑戦

明洋、河瀬達匡（中部本部）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

特高送電線下での154/6.6kV特高設備更○河合茂晴（営業本部）、永原孝敬（長野支店）
新事例

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9○神谷純一、舘

誘導電動機のベアリング損傷診断○中村久栄（技術研究開発部）、
水野幸男（名古屋工業大学）

2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学会全国大会 2021.9

絶縁油の含有物質と劣化の関係性の一検討○大島誠一郎、中村久栄、小林 浩（技術研究開発部）、 2021年（ 第39回 ）電 気 設 備 学
末原憲一郎、橋本 篤（三重大学）
会全国大会 2021.9

115

件

名

外皮・躯体と設備・機器の総合エネルギー
シミュレーションツール「BEST」の開発
その255 蓄電池プログラムの改良に向けたNAS電池実稼働データの分析116

著者（発表者○）および関係者○小林 浩（技術研究開発部）、
斗野綱士（日本ガイシ）、
二宮博史、滝澤 総（日建設計）、
柳原隆司（RY環境・エネルギー設計）、村上周三（建築環境・省エネルギー機構）

発表機関・掲載誌

令和3年度 空気調和・衛生工学会大会 2021.9

現場での風量測定・調整方法に関する研究 ○成瀬 仁（技術研究開発部）、（第2報）風量測定精度向上のためのフー前田隆弘（空調管本部）、
ド改良
河路友也（愛知工業大学）

令和3年度 空気調和・衛生工学会大会 2021.9

ライフサイクルエネルギーマネジメント○千葉理恵（技術研究開発部）、のための空調システムシミュレーション
長井 達夫（東京理科大学）、
ツール（LCEMツール）の機能拡張に関田中 英紀（名古屋大学）、する研究
丹羽 英治（日建設計総合研究所）、
第２報：蓄熱負荷係数と減衰指数を用い
時田 繁 （公共建築協会）
た熱負荷計算法の検討

令和3年度 空気調和・衛生工学会大会 2021.9

需要家内マイクログリッドにおける直流 ○小林 浩、大島誠一郎、棚橋 優、
配電システムの構築
西戸雄輝（技術研究開発部）

2021年電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
2021.9Reduction Measures of theOvervoltage in the TN System of a
Building Struck Directly by Lightning

雑誌(米)：IEEE Transactions
on Electromagnetic
Compatibility

安井晋示、小森駿矢（名古屋工業大学）、
山本達也、小林 浩（技術研究開発部）

各種学会・士会への加入奨励について
中期経営計画2022の重点施策の一つにも挙げまた、学会・士会への加入による知識習得は、られているように、当社従業員が、お客さまの要

当社の重点資格である「技術士」や「電気主任技

望に応えることや社会に貢献するためには、自身術者」などの合格に近づくことが可能と思われる。

の技術力を向上させることが重要である。

これら重点資格の保有者数が増えることは、当社の技術力を示すことにつながる。

従業員の技術力を向上させるため、教育センタ
ーや各部門による研修(教育)が行われている。ま

従って、社内に学会・士会の加入者が増えるこ

た、業務を通じて、上司や先輩によるＯＪＴも継とは、社員の技術への関心を高め、会社全体の技続的に実施されている。

術レベルの向上につながるほか、お客さまの当社
技術力に対する信頼を高める期待もある。

しかし、常に最新の技術情報や技術動向について知識習得するには、各種学会・士会に加入して、

特に電気設備学会について、同業他社が競って加入者を増やすのはこのためであろう。

会誌の購読や見学会・講習会などの学会事業への参加が効果的だと考えている。最新の技術情報を当社業務に関係が深いと思われる学会・士会は知ることで自身の技術力向上につながるだけでな

表1のとおりである。自身の業務に関係の深い学

く、お客さまへの技術的な提案やアドバイスによ会・士会に是非加入し、技術力の向上に努めていり、お客さまからの信頼を得ることも可能となる

ただきたい。

はずである。
表1

学会・士会名

学会・士会

関連設備

主な重点資格

電気設備学会電気設備全般

電気学会

電気全般

照明学会

照明全般

計装士会

監視・制御装置全般

計装士

空気調和・衛生工学会

空調・換気・衛生設備全般

空調衛生

日本建築学会

建築全般

建築士会

建築全般

電子情報通信学会

情報通信全般情報処理学会

情報通信全般日本技術士会

電気電子、衛生(空調含む)、情報通信 他

電気主任技術者

建築士、建築設備士

電気通信主任技術者
技術士

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