新たな時代のビジネスチャンスに向けて取締役

専務執行役員堀内 保彦

本誌は34号を迎え、今回が平成最後の発刊とそして、今後はゼロエネルギービルや総合的ななります。あらためて平成を振り返ってみますと、エネルギーマネジメントなど、さらなる省エネル

バブル景気とその後の失われた20年や、IT技術のギー化や低炭素化が求められています。

高度革新など、世の中が大きく変化した時代と言えるでしょう。

一方、建設業界に目を向けると、建設投資は東京オリンピック・パラリンピックが開催される首このようななかで、わが国や世界を取り巻く環

都圏をはじめ全般的に回復基調にあり、当面は堅境とエネルギーに係わる問題は、2011年3月の東調に推移する見通しです。しかし、長期的には少日本大震災、2016年11月のCOP21パリ協定発

子高齢化とそれに伴う経済停滞により、新規投資効などにより、大きな変革期を迎えました。

の減少は避けられず、この問題を克服するために

東日本大震災では、原子力発電所の事故発生により国内すべての原子力発電所が停止し、電力需は、生産性の向上と付加価値の高い分野に経営資源を重点的に投入することが必要となります。

給バランスが大きく変動したため、省エネルギー

このように、当社を取り巻く環境が変化していや未利用エネルギー導入の必要性が、あらためてくなかで、当社は総合設備企業として、時代を先クローズアップされるようになりました。また、取りした総合技術力が求められています。電気、熱、COP21パリ協定では、多くの異常気象を引き起こ

空気、水を総合的にコントロールする高度な技術

す地球温暖化の克服に向けて、世界的な温室効果開発を進め、環境と調和したものづくりや、エネ

ガスの排出抑制などが決議され、わが国もその対

ルギー・資源の有効利用などにより、持続可能な応を求められています。

社会の実現に向けたさまざまな提案力と、お客さ

さて、わが国では建物消費エネルギーのうち空

まニーズに迅速に対応できる体制整備を進め、社調・衛生設備が約40％を占めるといわれ、その削会と環境に貢献できる企業を目指さなければなら減は重要な課題となっています。

ないと考えます。

当社では、建物消費エネルギーの削減に向けて、まもなく新しい時代を迎えますが、当社が目指エネルギー効率の高いヒートポンプ機器をベースすべきキーワードは「低炭素社会実現のキー・プに、蓄熱システムによる電力平準化、電化によるレーヤー」です。

化石燃料の削減、未利用エネルギーの導入（再生再生可能エネルギーの導入促進、省エネルギー

可能エネルギー、排熱回収など）などの技術を積技術、ゼロエネルギービル、エネルギーマネジメ

極的に活用するとともに、熱流体解析（CFD）にント、ICT、IoTなど、知的生産性や付加価値の高よる室内環境の適正化、コジェネレーションシス

い分野に各部門の技術を集結し、オールトーエネ

テム（CGS）による総合エネルギー効率の向上、ック体制で総合技術力を高め、新たな時代のビジ

ビルエネルギー管理システム（BEMS）のビッグ

ネスチャンスに向けて、積極的にチャレンジしてデータ分析結果を参考にした最適化など、お客さいきましょう。

まに積極的な提案を行なってまいりました。
3

特別寄稿

雷写真から読み解く雷現象
音羽電機工業株式会社
新規事業室

担当部長

博士（理学）

1. はじめに工藤 剛史

数十もの落雷を確認することが出来る。

音羽電機工業(株)では、2003年から雷写真コン
テスト[1]を開催している。毎年、国内外の写真愛
好家や一般の方々から、多くの素晴らしい作品を応募いただいている。一つ一つの雷写真をよく見ると、雷放電現象の特徴を捉えていることに気付くことができ、一瞬の現象の理解を深めることができる。そこで本稿では、雷写真コンテストの優秀作品(以下、作品という)を用いて、雷放電現象を中心に雷現象全般について述べる。
一方、雷は災害を引き起こす自然現象の一つである。落雷した場所やその周辺では、構造物や電気・電子機器に被害が発生することがある。作品の中にも、ビルや鉄塔などの構造物への雷の直撃を捉えたものもある。本稿の後半では、雷被害事例と基本的な雷害対策について述べる。
雷に関する現象は地球規模で起きていることが

図 1（左） 第 3 回雷写真コンテスト銀賞「雷鳴と花火」、
撮影者：尾道薫、撮影地：大阪府泉南郡岬町、（右）第 4
回雷写真コンテストグランプリ「夜空のダンス」、撮影者：
浅野健治、撮影地：茨城県ひたちなか市

知られている。そこで最後に、地球規模の雷活動と、「雷と宇宙」について、紹介する。

2. 雷写真の撮影方法
雷 放 電 は マ イ ク ロ 秒（1マ イ ク ロ 秒 =1/1,000,000秒）からミリ秒（1ミリ秒 = 1/1,000秒）オーダーという極めて短時間の現象であるため、一般的には長時間露光で撮影する。撮影に用いる推奨機材は、一眼レフカメラ、三脚、レリーズである。
作品の多くは長時間露光で撮影されているため、雷放電の全過程を捉えていることが考えられる。
図1は花火大会で撮影された作品である。同じく長時間露光で狙う花火と一緒に写った雷写真の応募は多い。図2は8分間の露光で撮影されたもので、
4

図 2 第 6 回雷写真コンテストグランプリ「放電群舞」、
撮影者：武山富久夫、撮影地：岐阜県加茂郡坂祝町

3．雷写真から見る雷現象
3. 1

落雷の種類と放電進展過程

積乱雲は時に集中豪雨や竜巻・突風などの極端気象を引き起こす。雲の内部では上昇気流によって持ち上げられた水蒸気が冷やされ、霰(あられ)や氷晶(氷の粒)が分布している。主に重い霰は負に帯電し、軽い氷晶は正に帯電するため、雲の上部には正電荷が分布し、雲の下部には負電荷が分布する。雲の内部で放電する場合は雲内放電と呼ばれ、雲と大地との間で放電する場合は、対地放電(落雷)と呼ばれる。
図3に示すように、落雷には、雲内の中和される

図 4 第 7 回雷写真コンテストグランプリ「天と海を繋ぐ」、
撮影者：乙咩公倫、撮影地：タイ王国ラヨン県

電荷の極性と放電の向きの組合せで、4種類に分類される。夏季に発生する落雷の90%以上は、(a)下向き負極性落雷である。図4は下向き負極性落雷を捉えた写真で、雲から地面に向けて多くの細い枝
分かれを伴うのが特徴である。一方、図5の写真は上向き落雷(b)または(d)を捉えたものである。リーダーと呼ばれる放電路が地表から雲に向かって進展するが、正極性のリーダーの方が低い電圧で進展できるため、枝分かれが少ないのが特徴である。
上向き落雷は、冬季日本海側で海岸線から30km以内にある高構造物や、東京スカイツリーなどで発生する。

図 5 第 2 回雷写真コンテスト学術賞「冬神鳴りの競演」、
撮影者：中坪良三、撮影地：福井県福井市

図6

下向き負極性落雷の放電進展（[2] を基に作成）

図6は図3(a)下向き負極性落雷の時間進展を示したものである。目視にて確認できないほどの微弱な発光を伴いながら、雲から地上に向けて比較
的時間をかけて負極性リーダーが進展する。地上に近づくと、結合リーダーと呼ばれる正極性リーダーが地上から伸び、両者が接続すると雲と大地が結ばれ、地上から雲に向けてリターンストロー
図3

落雷の種類

ク(帰還雷撃)が発生する。リターンストロークは雷の主放電であり、大電流が瞬間的に流れるため、
5

特別寄稿

図 7 第 15 回雷写真コンテスト佳作「みなとみらい直撃 !」、撮影者：山村周平、撮影地：神奈川県横浜市

強い発光を伴う。そのピーク電流値は平均で約20kA、時には200kAに達する。 図7は、みなと
みらい21で撮影された高層ビルからの複数の結合リーダーを捉えた作品である。

3. 2

多重雷

図8は落雷を近くから撮影したものであるが、カメラ撮影時のブレではなく、複数の放電路を捉えている。これは多重雷と呼ばれる現象で、一回の落雷の中に、複数の雷撃が含まれることが多い。
多重雷の進展を図9に示す。下向き負極性落雷の場
合、2-4回程度の後続雷撃が伴うことが多く、10数回の後続雷撃を伴う場合もある[3]。写真の一番
右の放電路が最も太く明るく写っているが、電流

図9

多重雷の進展（[2] を基に作成）側に流されているように見えるのは、風の影響を受けた結果と考えられる。

3. 3

Spider lightning

雲内放電は雲に隠れるため、放電路の形状を目視で確認することは困難である。しかし、図10に示すSpider lightningは、その名の由来となった
放電路の形状をはっきりと確認することができる。
Spider lightningは雷雲の末期に見られることが多い。それは雷雲のライフサイクル（図11）と関係していると考えられている。雷雲内部の負電荷は雲内放電や落雷、降雨により、衰退期には減少していることが考えられる。残った表面の負電荷と上部の表面の正電荷が中和する際、雲の表面に放電が発生する。

量が大きい第1雷撃と考えられる。この放電路が左

図 8 第 11 回雷写真コンテスト学術賞「近くに落雷」、
撮影者：野村佐理、撮影地：神奈川県川崎市

6

図 10 第 13 回雷写真コンテスト銅賞「吉備の雷光」、
撮影者：最相政実、撮影地：岡山県総社市

図 14
図 11

雷雲のライフサイクル

模擬雷実験における放電路の例

室内での模擬雷実験においても、放電路は毎回異なる形状となる。図14は当社雷テクノロジセン

3. 4

放電路の不思議

ターの雷インパルス電圧発生装置を用いた放電例

落雷の放電経路は、一直線ではないが、例えばである。無風で充電電圧は+1,280kV、上部から雲から大地のように、一方に向かって進む場合が下部電極の距離は1.4mである。極めて短い放電距

ほとんどである。しかし作品の中には、それまで離においても、このような違いが起こることから、進んでいた方向と明らかに異なる方向に放電路が激しく変化する大気環境の中、数km以上の放電距

進展し、不思議な放電路を描いたものがある。図離になる実現象では、さらに複雑な放電経路をた

12および図13に例を示す。

どることが考えられる。しかし、どのような放電路になるのかを予め予測することは極めて難しく、
雷写真は偶然を捉えたものと言える。

3. 5

火山雷

火山が噴火した際に、噴煙内や噴煙と地表面との間で放電する場合があり、火山雷と呼ばれている。日本における火山雷は、火山活動が活発な鹿児島の桜島と新燃岳で見られることが多い。図15
は桜島で発生した火山雷の撮影例である。
火山雷は、通常の雷の電荷分離とは異なり、噴図 12 第 13 回雷写真コンテスト学術賞「雷光サインはオーム」、撮影者：吉岡敏夫、撮影地：福井県丹生郡越前町

図 13 第 13 回雷写真コンテスト銅賞「U ターン」、
撮影者：
岡本敏男、撮影地：広島県安芸郡府中町

煙内の粒子等の摩擦により帯電することが考えられているが、直接観測が難しく、詳細なメカニズ

図 15 第 11 回雷写真コンテストグランプリ 「火山雷・南岳（桜島）への直撃」、撮影者：木之元俊久、撮影地：鹿児島県垂水市7

特別寄稿

ムは明らかにされていない。桜島での火山雷の研

触は側撃雷と呼ばれる。側撃雷を捉えた写真は少究[4]によれば、火山雷の対地放電のピーク電流値

なく、貴重な作品である。従来、避雷針の配置方と中和電荷量は、通常の雷の1/10から1/100の法は、図19に示す角度法により保護範囲は一律

規模と推定されている。

60°や45°に決められていた。結合リーダーの進
展等の現象を考慮された雷保護方法が規格化され4. 写真から見る雷被害・雷保護
4. 1ており、現在では図19に示す回転球体法による受雷部（避雷針）の配置が主流となっている。

雷の直撃

作品の中にはビルや鉄塔などの構造物、飛行機への雷の直撃を捉えたものがある。構造物等への直撃雷の接触の様相を知ることは雷保護を考える上でも重要である。以下に数点の作品と直撃雷を受けた箇所の写真を示し、雷現象と雷被害について述べる。
図16は成田空港近くで撮影された飛行機への直撃雷を捉えたものである。飛行機の先端のレドームと垂直尾翼から太い放電路が伸びており、主翼の片側と水平尾翼から細い放電路が伸びている。
これらが示すように、落雷が発生している中に飛行機が飛び込んだのではなく、飛行機がトリガーとなったことが考えられる。飛行機は厳しい雷保
護規格による試験をクリアすることが求められており、直撃雷に対する安全性は高い。ただし、直撃雷が接触した部位は、修理が必要な場合がある。

図 17 第 5 回雷写真コンテスト学術賞「一撃」、撮影者：
木下善文、撮影地：兵庫県神戸市

図17はマンション屋上に設置された避雷針への直撃雷を捉えたものである。避雷設備が機能したことを示すと共に、避雷設備の必要性を示している。一方、図18は高層ビルへの直撃雷を撮影した作品であるが、放電路が屋上とビルの側壁の2 ヶ所に接触している。このビル側壁への放電路の接図 18 第 15 回雷写真コンテスト佳作「東京タワーと雷」、
撮影者：森崇、撮影地：東京都中央区

図 16 第 15 回雷写真コンテスト創業 70 周年特別賞 「神話の世界、トールのハンマー」、撮影者：ネウストローエヴァ・
ナターリヤ、撮影地：千葉県千葉市

8

図 19

避雷設備の配置方法

機器にマイコンが搭載された1980年代に雷害問題が顕在化し、1990年代以降にパソコンなどの通信系機器の被害が急増し、調査期間の約20年間に雷被害発生率は約2倍に拡大した。2013年に中部地方で実施された一般家庭を対象にした雷被害調査結果[6]によれば、前述の傾向が顕著に表れ、雷被害を受けた家電機器には、電話/FAX、パソコ
ン、テレビ、エアコンが多く、住宅用太陽光発電
設備の雷被害も発生している。図22は雷被害を受けたITV監視ユニット基盤である。
図 20

ビル屋上コーナー部への直撃雷痕跡

雷が建物に直撃または近傍に落雷した場合、建物の屋外から屋内に配線・配管される金属体に異常な電圧(雷サージ)が発生し、回路が形成されれば雷電流が流れる。つまり雷サージの侵入ルートは、
図23に示す①から④の金属体(導体)が考えられる。
① 避雷針・アンテナなど② 電源線 (例：低圧電源線、高圧電源線)③ 通信線 (例：電話線、インターホン)④ 接地線・金属管など

図 21

直撃雷により倒壊した避雷針

図20はビル屋上のコーナー部への直撃雷の痕跡である。外壁が大きく破損している。高い場所
からコンクリート破片が落下するため、非常に危険である。ビル屋上のコーナーは尖っているため、電界が集中し結合リーダーが発生しやすくなる。
図21は直撃雷により倒壊した避雷針の土台部分の写真である。避雷針で受け止めた雷電流を接地にスムーズに流せなければ、このようにコンクリー

図 22

ITV 監視ユニット基盤の雷被害

トが割れ、土台が破損することがあるため、適切な避雷設備の設置は重要である。

4. 2

電気設備の雷被害例

ICT社会を支える電気・電子機器は、省エネ性能の向上や高性能化、省スペース化のため、部品の小型化や高集積化、基板回路の駆動電源の低電圧化が進み、個々の部品自体の耐電圧（異常電圧に対する耐力）が低く、雷に起因する異常電圧（雷サージ）に対して脆弱になっている。1980年代
後半から2006年まで実施された家電機器の雷被害様相の変遷の研究結果[5]によれば、多くの家電

図 23

雷サージの侵入ルート

9

特別寄稿

4. 3

電気・電子機器の雷害対策

雷サージから電気・電子機器を保護するためには、雷サージの侵入ルートに対し、過電圧を抑制

光現象、雷雲および雷放電過程から放出される放射線について紹介する。最後に、地球以外の太陽系惑星で発生している雷について紹介する。

または遮断する雷防護装置を設置する。ここでは一般的に使用されるSPD (Surge Protective
Device)について述べる。

5. 1

地球規模での雷活動と大気電気現象

太陽からの紫外線放射によって地球のはるか上

SPDは雷による異常な過電圧を抑制する装置で空の大気(約60-800km)は部分的に電離されておある。通常の電源電圧や信号電圧では動作せず、り、電離圏と呼ばれている。電離圏の下部は、雷雷サージのような過電圧に対してのみ動作し導通

活動や降雨などの気象現象により絶えず充電され状態となり、電圧を電流として接地線側にバイパており、地表との間に約300kVの電位差をもつコ

スし、被保護機器に加わる電圧を抑制する。雷サ

ンデンサーを形成している[7]。この中で雷雲は発ージ処理後、過電圧が低下するとSPDは導体から電機の役割を担っている。一方、全地球上の晴天

絶縁体になり、正常な系統状態に自復する。

域では、下向きに約100 V/mの電界が加わってお図24に 電 源 線 へ のSPDの 接 続 方 法 を 示 す。

り、pA/m2オーダーの下向きの微弱な電流が流れ

SPDが雷サージをバイパスする際に、雷サージ電ている。この地球規模での電気回路はグローバル

圧を電圧防護レベルUp以下の電圧に抑制するが、サーキットと呼ばれている。

SPDに接続する配線が持つインピーダンスによって電圧(図中V1とV2)が発生する。被保護機器には
V1+Up+V2の電圧が加わるため、配線長が長い方が大きい電圧が被保護機器に加わることになる。
電流値と電流変化の早さにもよるが、配線長が1m
伸びると被保護機器に加わる電圧も1kV程度増加
する場合があるため、接地線を含めたSPDの配線は特に注意が必要である。

図25

5. 2

グローバルサーキットの模式図

雷雲上空に発生する高高度発光現象

私たちが目にする雷放電現象は、高度10数km以下の対流圏と呼ばれる領域で発生している。一方、雷雲のはるか上空で雷雲または雷放電に伴って発光する現象が1989年に初めて発見され、そ図24SPDの保護原理の後も異なる形を示す発光現象が次々と発見された。 こ れ ら の 現 象 を 総 称 し て、 高 高 度 発 光 現 象（Transient Luminous Events: TLEs） と 呼 ば

５．地球規模での雷活動、そして宇宙へ

10

れている。発生メカニズムなどが明らかになりつつあるが、未知な部分も多く残されている。図26

これまでは雷雲から地上までの雷に関する現象に雷雲上空における高高度発光現象のイメージを等について述べたが、雷に関する現象は地球規模示す。TLEsには、スプライト(Sprite)とよばれるで起きている。以下に地球規模での雷活動に関係

赤色の発光現象や、エルブス(Elves)と呼ばれるドする大気電気現象、雷雲上空に発生する高高度発

ーナツ状の発光現象、ブルージェット(Blue Jet)、

巨大ジェット（Gigantic Jet）などがある。図27

ガンマ線が放出されていることが観測により明らは東京から撮影されたスプライトである。

かになった。図28に雷雲および雷放電から放出さスプライトは落雷に伴って成層圏・中間圏(高度れる放射線のイメージを示す。

40-90 km)で発生する発光現象である。一般的なステップトリーダーを含めた雷放電とほぼ同時

落雷より数10倍以上放電規模の大きな落雷に伴っにガンマ線やX線が放射される場合や、落雷を伴て発生する[8]。大半は正極性落雷に伴って発生すわない場合においてもガンマ線が放射される[11]る。スプライト全体を流れる電流は数kAと推測さ[12][13]。 ガ ン マ 線 やX線 が 放 射 さ れ る 継 続 時

れており[9]、1本のストリーマーに全電流が流れ間は、数ミリ秒（1ミリ秒 = 1/1,000秒）といたとした場合、電流密度は数 mA/cm2程度となり、う短い場合や数秒から数分に及ぶこともある[12]電流の大きさと電流密度ともに直撃雷電流に比べ[14]。

極めて小さい。これらの研究結果を用いて、宇宙

雷雲内または放電路内の強力な電気の力によっエレベーターのテザー（ケーブル）への雷現象のて、電子が非常に速い速度に加速され、大きな電影響や雷保護の検討が行われている[10]。

気エネルギーを持ち、ガンマ線を放射していることが考えられているが、詳細な発生メカニズムや放射継続時間の違いなど、未解明なことが多い。

図 26 雷雲上空における高高度発光現象のイメージ [ 提供北海道大学大学院理学院 佐藤光輝博士 ]図 28

雷雲および雷放電から放出される放射線のイメージ

5. 4

太陽系惑星と雷

地球以外の太陽系惑星においても、木星と土星
で雷放電が発生していることが探査機からの画像
や電波による観測により確認されている。木星における雷放電は、探査機ボイジャー (1979年)、
さらに探査機ガリレオ(1990年代)によって確認された[15][16]。土星における雷放電は、1980年
代から電波観測によりその存在がほぼ確実視されていたが、探査機カッシーニによって2009年に
図 27 第 4 回雷写真コンテスト優秀作品「巨大スプライ
ト」、撮影者：伊東耕二、撮影地：東京都杉並区

雷光が撮影された[17]。
大気の運動が活発な金星でも雷が発生する可能性があり、議論がされてきているが、これまでに

5. 3

雷雲・雷放電から放出される放射線

決定的な証拠は得られていない。日本の金星探査

地球の自然界に存在する放射線は、主にX線やガ機「あかつき」は、金星の雷の存在を確認する役

ンマ線で、これらは太陽や銀河からの宇宙線に起割を担っており、データ解析が始まっている[18]。

因するものである。近年、雷放電や雷雲からX線や
11

特別寄稿

6．おわりに[10]

地球科学と電気工学の側面から雷現象について、
雷写真コンテストの優秀作品等を用いて紹介した。
雷の専門家ではない写真愛好家や一般の方々が撮[11]

影した写真が、見方によっては雷現象の理解を促すツールとして役立つことは興味深い。雷放電現
象や関連する高高度発光現象、雷雲や雷放電から放出される放射線など、雷現象には未解明なこと[12]が多い。カメラを含めた観測器材の進歩により、現象の解明や新たな発見につながることを期待す
る。

参考文献
[1]
音羽電機工業雷写真コンテスト
https://www.otowadenki.co.jp/contest/[2]
電気設備学会編：雷と高度情報化社会, 1999.
[3]
Rakov, V. A. and M. A. Uman:Lightning
Physics and Effects, Cambridge University
Press, The Edinburgh Building, Cambridge,
2003.
[4]
Aizawa K., C. Cimarelli, M. A. Alatorre-Iba
rgüengoitia, A. Yokoo, D. B. Dingwell, M.
Iguchi: Physical properties of volcanic
lightning:Constraints from magnetotelluric
and video observations at Sakurajima
volcano, Japan, Earth and Planetary Science
Letters, 444, 45–55, 2016.
[5]
細川武，横山茂，副田正裕：家電機器の雷被害様相の変遷と今後の課題, 電気学会論文誌B, 128巻8号
1033-1038, 2009.
[6]
H. Kobayashi, K. Iizuka, M. Taguchi, T. Miwa,
Y. Kunii, M. Umemura, M. Minowa, S. Yasui,
M. Deguchi, T. Matsumura: Research oftroubles and damages of home appliances
caused by lightning, 2015 Asia-PacificInternational Conference on Lightning, 2015.
[7]
MacGorman, D. R., and W. D. Rust (1998),
The Electrical Nature of Storms, Oxford
University Press, 422p.
[8]
Cummer, S. A., and W. A. Lyons: Implicationsof lightning charge moment changes for
sprite initiation, J. Geophys. Res.,110,
A04304, doi:10. 1029/2004JA0 10 812,
2005.
[9]
S. A. Cummer, U. S. Inan, T. F. Bell, and C. P.
Barrington-Leigh: ELF Radiation Produced byElectrical Currents in Sprites, Geophys. Res.
Lett., 25, 8, pp. 1281-1284, 1998.

12

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

工藤剛史，石丸尚達，鴨川仁，石川洋二，笠井泰彰，
大塚清敏，渕田安浩：宇宙エレベーターのテザーにおける雷害リスクと模擬雷実験検討，第61回宇宙科学技術連合大会講演会，2017.
Cummer, S. A., G. Lu, M. S. Briggs, V.
Connaughton, S. Xiong, G. J. Fishman,
and J. R. Dwyer: The lightning ‐ TGF
relationship on microsecond timescales,
Geophys. Res. Lett., 38, L14810,
doi:10.1029/2011GL048099, 2011.
Dwyer, J. R., et al. : X-ray bursts associatedwith leader steps in cloud-to-groundlightning, Geophys. Res. Lett., 32, L01803,
doi:10.1029/2004GL021782, 2005.
Torii, T., T. Sugita, M. Kamogawa, Y.
Watanabe, and K. Kusunoki: Migrating
source of energetic radiation generated
by thunderstorm activity, Geophys. Res.
Lett., 38, L24801, doi:10. 1029/201
1GL049731, 2011.
Tsuchiya, H., et al.: Long ‐ duration g ray
emissions from 2007 and 2008 winterthunderstorms, J. Geophys. Res., 116,
D09113, doi:10.1029/2010JD015161,
2011.
Smith BA, Soderblom LA, Johnson TV,
Ingersoll AP, Collins SA, Shoemaker EM,
Hunt GE, Masursky H, Carr MH, Davies ME,
Cook AF 2nd, Boyce J, Danielson GE, Owen
T, Sagan C, Beebe RF, Veverka J, Strom RG,
McCauley JF, Morrison D, Briggs GA, Suomi
VE.: The jupiter system through the eyes ofvoyager 1., Science, 204(4396), 951-72.,
1979.
Baines, K. H., A.A. Simon-Miller, G.S. Orton etal., 2007: Polar Lightning and Decadal-Scale
Cloud Variability on Jupiter, Science, 318,
226–229.
Dyudina, U. A., A. P. Ingersoll, S. P. Ewald, C.
C. Porco, G. Fischer, W. S. Kurth, and R. A.
West (2010), Detection of visible lightning
on Saturn, Geophys. Res. Lett., 37,L09205,
doi:10.1029/2010 GL043188.
Takahashi, Y., M. Sato, M. Imai, R. Lorenz,
Y. Yair, K. Aplin, G. Fischer, M. Nakamura,
N. Ishii, T. Abe, T. Satoh, T. Imamura, C.
Hirose, M. Suzuki, G. L. Hashimoto, N.
Hitrata, A. Yamazaki, T. M. Sato, M. Yamada,S. Murakami, Y. Yamamoto, T. Fukuhara,
K. Ogohara, H. Ando, K. Sugiyama, H.
Kashimura, and S. Ohtsuki: Initiation of alightning search using the lightning andairglow camera onboard the Venus orbiter

Akatsuki, Planets and Space, 70:88, doi:
10.1186/s40623-018-0836-2, 2018.

【略歴】

工藤剛史（くどう
2000年

たけし）

筑波大学第一学群自然学類

卒業

音 羽 電 機 工 業 株 式 会 社 に 入 社。 雷 害
コ ン サ ル テ ィ ン グ 業 務、 雷 現 象 お よび雷害対策に関する基礎研究に従事。
2011年4月から業務の傍ら、北海道大学大学院理学院 宇宙理学専攻の博士後期課程に入学。
2014年

北海道大学大学院理学院
宇宙理学専攻博士後期課程終了

博士(理学)
2018年

現職

13

マルチヤットコの開発について
マルチヤットコの開発について

1 はじめに

3 検討内容当社の間接活線工法は、平成元年より現場技術（１）工具の選定者への作業負担軽減および高圧感電災害の撲滅と工具の選定は、作業頻度が高く、かつ、１つのして導入し、平成25年度より充電工具を活用し作業で間接活線工具を多く使用する作業の内、使た間接活線工具として高圧本線の径間途中で切用頻度も高い工具を選定したところ、作業頻度が断・接続ができる柱間切分工具を導入している。

高い柱間切分工法（年間約３万箇所）で使用する

柱間切分工具を導入したことにより、直接活線作

間接活線工具の内、使用頻度が高くかつ比較的作業が減少となり、安全・品質の向上に繋がってい業が類似したヤットコおよびクイックヤットコをるものの間接活線工具を用途別に専用化したこと共通化できる工具の開発を検討することとした。

で、使用する工具が多くなっているため、現場技（２）ヤットコの種類と構造（用途）

術者への作業の効率化および機材コストの削減を

ア．ヤットコ（つまむ工具）
全全 体

行うことになった。
体全体

2 現状と課題（１）現 状用

カバー類の取付け・取外し途て高圧本線を切断・接続している。

用途

途

は、作業に応じて複数の間接活線工具を持ち替え

カバー類の工具類の把持つまむ

断・接続する柱間切分工法がある。柱間切分工法

工具類の把持用

造

造法と、間接活線工具を使用しながら高圧本線を切構造

構ながら高圧縁廻し線を切断・接続する直接活線工

構

高圧線の切断・接続には、直接高圧線を防護し取付け・取外しつまむ
・工具類の把持・カバー類の取付け・取外し
写真2

イ．クイックヤットコ（つかむ工具）
全

全

体

体

全体

（２）課 題間接活線工法は、複数の間接活線工具を用途別

用途カバー類の挿入
電線および工具の途

柱間切分工法の作業風景

用

造

写真1

途

造

構造

用

構

構

間接活線工具スリーブの挿入スリーブの挿入カバー類の挿入把持
つかむ 電線および工具のつかむ・スリーブの挿入・カバー類の挿入
・電線および工具の把持に使い分けて作業をしているため、間接活線工具

把持

写真3

の持ち替えが発生することで非効率になっている。また、間接活線工具が専用化になっているた
め工具が多く、高額になっている。

ウ．使用例
現行のヤットコおよびクイックヤットコの現場使用例は写真4・5のとおり。

14

配電本部 配電統括部
技術グループ／伊藤 智之配電本部 配電統括部
技術グループ／土屋 公二マルチヤットコの開発について

4 試作品の開発

材料をつかむ（１）仕様条件
試作品の仕様は、ヤットコ（つまむ工具）とク
イックヤットコ（つかむ工具）の機能を統合した仕様とし、今までのヤットコと同じ操作で、かつ、
写真4

クイックヤットコ使用例

安価で単純な構造とした。
（２）試作品

工具をつまむ製作時のコストダウンの観点から現行品（ヤッ

カバーをつまむトコおよびクイックヤットコ）を基に改良することで仕様条件を満足できる試作品を製作することとした。

専用アダプター
写真5

ヤットコ使用例

ア．試作品１（クイックタイプ）
クイックヤットコをベースに仕様を検討した
結果、現行工具のクイックヤットコの先端把持部の内側にクイック構造、先端にヤットコ構造、アダプター構造
ヤットコ構造
クイック構造【先端把持部】
写真6

試作品1（クイックタイプ）

クイック構造アダプター構造

ヤットコ構造【先端把持部】
写真7

試作品2（ヤットコタイプ）

15

マルチヤットコの開発について先端の背にアダプター構造を外付けした仕様と（２）試作品２（ヤットコタイプ）
ヤットコタイプは、先端把持部の角度を10°傾

した。
（写真6）

けた仕様になっているため、柱間切分工具やカバ

イ．試作品２（ヤットコタイプ）
ヤットコをベースに仕様を検討した結果、現
行工具のヤットコの先端把持部を反対側へ42°ー類を安定して把持ができ、取付け・取外しも容易にできた。

傾けた構造とし、内側にクイック構造、外側に
ヤットコ構造、先端にアダプター構造を組み込んだ仕様とした。
（写真7）

5 検証結果各試作品に対して検証チームで作業検証を複数回実施した結果、以下の問題点からヤットコタイ
プを基に新規品を開発することとした。
（１）試作品１（クイックタイプ）
クイックタイプは、柱間切分工具を安定して把写真9持ができ、取付け・取外しも容易にできるものの

ヤットコタイプ使用時の作業検証状況

先端把持部の角度が無いため、カバー類の直下で作業をしないとカバー類の取付けや取外しに時間が掛る。また、先端把持部の開口部がヤットコタ

6 新規開発品（マルチヤットコ）

イプより広がらないため工具類がつかむことがで作業検証の結果から作業性において優位である
ヤットコタイプを新規品の開発ベースとした。

きなかった。

（１）形 状（写真10）

クイック構造8〜35ｍｍ
ヤットコ構造写真8【先端把持部】

クイックタイプ使用時の作業検証状況

握り部の追加写真10

16

・ 先端把持部の可変や取替を行うことなくヤット※（

コやクイックヤットコの作業を行うことが可能な構造とした。
（「つかむ」と「つまむ」を可能とした構造）
・ 直経8mm ～ 35mmの物を把持できる構造と持ち替
え数

マルチヤットコの開発について【柱間切分工法時の工具持ち替え数】（２）特 長）は１線の場合

ヤットコ＋
クイックヤットコ

マルチ
ヤットコ

削減効果

57回
（19回）

36回
（12回）

▲21回
（▲7回）

した。
・125ｍｍ² 電線の接続作業等で力を必用とする作業の対応で限界ツバの下に握りを設けたた（３）購入コスト
マルチヤットコは、現行工具（ヤットコ・クイ
ックヤットコ・アダプター）と比較すると約▲め、より力が入り易い形状とした。

194千円（69％）のコストを削減することができた。

7 開発の効果マルチヤットコを開発したことにより以下の項
目について効果があった。

8 おわりに（１）作業時間

検証結果を踏まえ、今年度内に当該工具を正式

ア．柱間切分工法による高圧線３線の切断・接続※（
ヤットコ＋
クイックヤットコ
作業
時間72分25秒（24分5秒）マルチ
ヤットコ）は１線の場合
削減効果

63分85秒▲8分4秒（21分17秒） （▲2分48秒）

イ．高圧線３線への引下カバー取付け・取外し
※（

作業
時間

）は１線の場合

ヤットコ

マルチ
ヤットコ

削減効果

3分5秒
（61秒）

1分3秒
（26秒）

▲2分2秒
（▲35秒）に採用し、標準工具として導入する予定である。
また、当社と同様に間接活線工具を使用している
他電工各社にも、当社同様のニーズがあると想定されるため、他社向けの販売も期待できる。
今後、間接活線工具のかいぜん活動を継続することで、更なる現場技術者の作業環境の改善および用品コストの削減につなげたい。
今回の開発において、ご協力いただいた関係各位に感謝いたします。

（２）作業環境
柱間切分工法に使用する間接活線工具が減少したことで、収納袋に収納されている間接活線工具の持ち替えが減少した。また、工具の取出しが容易になったことで落下物のリスクが低減され、作業する環境も良くなった。

間接活線工具

写真11

マルチヤットコ使用時の作業風景

17自動火災報知設備の足場レス更新
自動火災報知設備の足場レス更新

1 はじめに目の実証実験で、表１の問題点を検出し、対策を検討した。

トヨタ車体㈱はロスト顧客であるが、10年来
営業展開を続けている。そんな中PE環境部より既設工場における自火報設備の老朽化に伴う大規模改造計画を始める為、莫大な費用のかかる足場を組むことなく、ロボット等で感知器の取付が可
能な新工法を共同で開発して欲しいとの依頼があった。そこで、今回開発した足場を必要としない
機器取付工具を紹介する。

2 背景
トヨタ車体㈱富士松工場は1963年頃から建設が始まり、自火報設備も老朽化が著しいため、更新時期を迎えているが、一工場当り（東西144ｍ、
南北352ｍ 50,688㎡）の更新費用が膨大と

表1
№

状

問

題

点

対

2 取付金具の重量

作業性が悪い3kg以下で検討

金具（ボルト）の3
保持部が短い墜落する

全ネジソケット
ロングで対応

4 金具が回転する取付不可

マグネットで保持

5 締付トルク不明

金具破損

60 ～ 80kgf･㎝
インパクトドリルで締め付け

第1回目の実験結果を基に、表2に示すように、
第2，3回目の実証実験で再度、問題点を検出し、対策を検討した。
表2№

開発が必要となった。

現

第2,3回実証実験

状

問

題

点

対

仮締部追加

7 締付時手を挟む

怪我となる

回転軸の密閉化
ベアリング採用

8 取付時手が滑る

工具が墜落する

野球グリップ
テープ取付

③配管配線

①真下より
②３Kg以下3.6ｍ▽FL＋6m8ｍ

従来の作業方法

従来工事は大きく分けて、図1のように①足場
設置②感知器取付③配管配線で構成されており、中でも足場の組立・解体に費用や時間が掛かると共にその作業も危険作業であった。

⑦ ベアリング⑧ グリップ

写真1⑤トルク指定⑥仮締部

実証実験後工具(全容)

3 開発にあたってロボットで機器の取付けが可能かメーカーに相談したところ、梁上に様々な既存の設備があり対応が不可能との回答を得た。
そこで、取付工具の開発を行うこととした。
（1）新工具の開発
高所作業車で梁下より作業可能か検討し第１回
18

策締付時Cチャンよ 取付時間が大6
り金具が外れる
墜落する

上記の対策を施した工具を写真1.2に示す。

①吊り足場設置

図1

策

感知器取付Cチャ 梁下取付時窓側 真下より取付
ン角度が23度壁に当る工具・金物検討

1

なり費用の圧縮が急務となった。
中でも足場費のウエイトが大きく、足場の組立量を軽減すれば、コスト面、安全面で有利になることに加え、工期短縮が容易となる為、新工法の②感知器取付

現第1回実証実験③全ネジソケット④マグネット

写真2

実証実験後工具(ソケット部)

岡崎支店 営業部
営業グループ／三浦 定

岡崎支店 刈谷営業所
工事グループ／岩田 三徳為、ネグロス電工では製作不可となり、ネグロスに苦労した点について下記に示す。
①動力の伝達方法
下部より上部にどの様に回転を伝えるかが、大きな課題となった。全体重量を考慮した支持材料

電工了承を得て、地元の板金工作所で製作した。
また、塗装工程を省略しSUS-430 1.5mmでコ

自動火災報知設備の足場レス更新実証実験での対策で様々な問題があったが、特ストダウンも図った。開発した金具を写真3 ～ 5に示す。

の選定や支持部と回転部の動力伝達材にベアリングを採用した時、溶接で固定する時の熱によりベアリングが動作不良となる懸念があったため、開放ベアリングの採用や溶接を短時間で行うなどの工夫を行った。また、ベアリングの固定にも溶接技術を要するため、失敗作も多数発生した。
②感知器取付用金具と開発工具の切り離し
次項目で説明する感知器取付用金具をＣチャンに取り付けた後、開発した工具より取り外す良案が無かった為に検討に難航したが、多くの作業員に聞き取り調査を行い全ネジソケットを採用する
ことで、問題を解決することが出来た。

写真 3

感知器取付金物（感知器取付時）③インパクトドリルの締付値実証実験でインパクトドリルの締付値が不明で不足すると金物が脱落し、締め付けすぎると金物損傷するため、実験を繰り返してインパクトドリ①取付時水平③差込部④ナット位置変更

ル締付値60 ～ 80kgf・cmを確定した。

②緩止SP
⑤幅40㎜
⑦締付マーキング（2）感知器取付用金具の開発開発にあたりネグロス電工に協力要請を依頼し吊りボルト支持金具BC5MT-W3を基本ベースに開発を行った。開発した金具で取り付け時に表3に示す問題点が検出された。
表3
№

現

状

感知器取付位置
1 が水平ではない（23度の勾配）

写真 4

取付金具の検討
問

題

点

対

策

客先要求水平取付後水平の金物検討

工場微振動でボルトが緩む金具が墜落するスプリングを取付緩み防止

金具取付口が小3 さい
全開時18㎜

金具が墜落するストッパー除去
全開時25㎜

4 真下より取付不可

ボルト取付位置 鉄工所でナット
変更不可
位置変更で対応

Cチャン塗装が不均一で金具が緩む

感知器の交換が 金具幅20㎜から出来ない
40㎜に変更2

5

鍛冶工コスト鉄工所で製作
6 製作コストが高い 高、メーカー製
製作コスト1/2
作不可
7 締め付け確認

感知器取付金物（全容）

客先要求

マーキングをカ
メラで確認

製品化する際に既製品の改造は新規開発になる

カメラ部
モニター部

写真 5 マーキング確認用カメラ（ケーブルキャッチャーに取り付けた状態）

金具とCチャンの接触部不足及び締付ボルト先端部の不均一が原因で、固定時にがた付きが発生
し、試行錯誤や複数の失敗を繰り返し、現在の形状とすることができた。
19

自動火災報知設備の足場レス更新（3）感知器間の配線方法の開発る必要があった。そのため、衣浦東部広域連合消

従来の配線方法では工事が出来ないことに加え、衣浦東部広域連合消防局（消防法令）やトヨタ車体㈱工事基準等の遵守が必要となり、配線支
持方法の検証を能美防災㈱の協力を得て表4の通防局やトヨタ車体㈱工事基準と整合している旨の了解を得るなど苦慮した。

り問題点の解決を図った。
表4№

現

配線方法の検討

状

問

題

点

対

策

N-300-SS消防
中 継 器 配 線 で 耐 下部より固定で
1用耐熱電線使用し熱電線仕様
きない
床で金具に固定2

取付工具を配線補
感 知 器 間 の 配 線 下部より固定で 助棒で抑える配線用金具設置電線が長く下がるきないキャッチャーで固定

3

基 準 に 合 致 して トヨタ車体㈱いない工事規準に無4 配線ルートが長い

工事費が高い安全性、コスト
面で採用了承Cチャンと平 行に配線

また、対策を講じて開発した配線金具、電線キャッチャーを写真6.7に示す。

4 実施工
開発工具での作業結果を下記に示す。
（1）施工状況作業にあたって人員配置等初めての試みとなり、高所作業車3台（垂直2台、屈曲1台）作業員8名、能美防災3名で一警戒区域熱感知器36個を3日で終えることができた。
現場には資材パレット等があり移動や製品養生等の事前準備に時間が掛かったことに加え、実作業では梁上に多数の設備があり、合間を縫って作業を行う必要があり非常に苦労したが、当初の計画通り作業を完成することできた。写真8.9に作業状況示す。

ケーブル支持金具
8WCSP

写真8
写真6

配線（南北）布設状況

電線支持金具
配線抑え

感知器取付
配線支持

写真7

20

ケーブル布設用キャッチャー

写真9

配線（東西）布設状況

Cチャンと並列配線としようとした時に既設配管があるため、ランダムな位置に感知器を取り付け（2）工事実績
今回製作した開発工具で施工することにより足場の削減ができ、図2に示すように、コストる必要があることに加え、ケーブル敷設時に梁補強用の部材を乗り越えていく必要があるとともに、梁とケーブルの接触部はスパイラルで保護す（38.1%減）、工期（42.7％）、安全（76%減車
体危険要因）で大きな成果を上げることができた。
ただし、従来工法より電工の増加に伴う要員の100.0％
90.0％
80.0％
70.0％
60.0％

25.9% 38.1%減 19.5%
7.3%

76%減

Cチャン

73.2%
50.0%

49.7%

24.0%

24.4%

ポイント⑤
マグネットを取り付け落下防止対策済み

4.ボルトが、Cチャンに固定される

1.金具をCチャンに
引っ掛ける

0.0%

新工法安全

自火報工事

従来安全

7.3%
0.0%

新工法工期

従来工期

図2

0.0%

新工法価格

従来価格
足場費

e. 専用のケーブル掴み工具で、ケーブル支持金物(8WCSP)にケーブルを入れる

92.0%

37.5%

10.0％
0.0％

42.7%減

24.4%

40.0％

20.0％

ケーブルは感知器に接続した状態としておく
c. 感知器台座をCチャンに固定させる
d. 架線状態のケーブル延線上付近のCチャンにケーブル支持金物を取付ける

4.0%
4.0%

50.0％

30.0％

b.ケーブル付属のメッセンは感知器台座に接続し、自動火災報知設備の足場レス更新

確保が難しくなり、今後の課題となった。

配線工事費

ポイント①
工具軽量化

ポイント②
持ち手部分に回転部なし

従来工法との比較

ポイント④
全長3.6mで設定したため、明り取りの水上側の感知器部に届く
3.内部のパイプが回転する（3）作業標準
今回の施工方法を施設計画室担当よりトヨタ車
体㈱の標準作業に登録したいため、工事グループに作業標準書の作成依頼があり作成後に承認を得た。一例を図3に示す。また、作業手順を下記及

2.インパクトで長ナットを
回転させる

図4

ポイント③
インパクトドリルで規定値で締付け可能

作業手順図

5 おわりに
本工事内容により、特許の取得が可能になったび図4に示す。
①開発工具の作業手順
a. 金具をCチャンに引っ掛けるとのトヨタ車体㈱より申入れがあり、特許出願の成果もあった。
また、工事での成果がお客様に認められた為、b. 手で仮締めをする
c. インパクトドリルで内部のパイプを回転する
d. 全ネジソケット部が回転し、全ネジを回転させる

定期的に工事を受注出来る様になった。
現在、高所作業車からの作業が困難な場所もあるため、屋根上の明かり取り用の窓から作業が可e. 全ネジがCチャンを抑え固定される②ケーブル布設の作業手順

能な工法の開発を進めている。
今後、課題の解決を進め、更なる受注拡大と作a. ケーブルはメッセン付きのものを用意する

業の効率化及び安全作業を進めて行きたい。

図3

トヨタ車体

標準作業書（抜粋）21太陽光発電設備のメンテナンス用ドローンの開発
太陽光発電設備のメンテナンス用ドローンの開発

1 はじめに亀裂

2017年4月に固定価格買取制度が改正（改正FIT法)されたことにより、設備容量に関わらず太陽光発電設備のメンテナンスが義務付けられた。
これにより、メンテナンスの必要性が高まり、各種メンテナンスサービスが各社から展開されている。
当社では、エコソリューションビジネスの一環として太陽光発電(PV)設備の設計・施工に注力してきた。また、PV設備のメンテナンス技術についても研究を進め、『屋外EL測定法（オンサイトEL測定）を用いた太陽電池モジュールの異常検出』として独自技術を確立した。ELは、Electroluminescence（電界発光）の略である。
一方、
近年では、
小型無人航空機「ドローン」が、急速な技術進歩により様々な分野で活用され始めている。PV設備のメンテナンスでもドローンは可視・熱画像の測定において活用され、大規模な発電設備の点検効率化に寄与しつつある。
今回は、EL測定が可能なドローンを開発した
ため、その成果を本稿により報告する。

2 EL 測定とは太陽電池は、太陽の光エネルギーを吸収して電気エネルギーに変換する特性を持つPN接合半導体素子である。それとは逆に、太陽電池セルに電気エネルギーを印加すると、発光ダイオードと同様に、光エネルギーを放出する特性がある（図1）。
この現象をELと呼ぶ。ELをカメラで撮影することで画像化（写真1）する手法をEL測定と呼ぶ。
太陽電池の種類によってELの波長は異なり、
結 晶 シ リ コ ン 型 は1050nm、 ア モ ル フ ァ ス シ
リ コ ン 型 は900nm、 ヘ テ ロ 接 合 型（HIT） は930nmの波長に発光ピークがある[1]。このよう

図1

22

非発電箇所
（フィンガー電極断線）

EL発光と発電の違い

非発電箇所（タブ線断線）

セル

電流が集中

写真1

タンク棟平面図にELの波長は可視光領域（380 ～ 780nm）ではなく近赤外光領域であるため、目視でELを確認することはできない。
さらに、このEL強度は太陽光の強度と比べて非常に低いため、日中屋外でのEL測定は難しい。
そのため、屋内の暗室など外乱光のない環境において、モジュール1枚ごとに測定する方法が太陽電池メーカの出荷検査でのみ利用されている。

3 オンサイト EL 測定のメリットと課題
図2にこれまでに実用化したオンサイトEL測定のシステム構成を示す。接続箱の断路器から、ス
トリング（複数の太陽電池を直列接続した回路）
単位で直流（DC）電源を接続し、太陽電池に直流電圧を印加する。測定用カメラには、EL測定専用のカメラを使用し、1ストリングを1回で撮影するため、太陽電池から数m以上離れた場所に設置する。ノートPCには、制御用ソフトウェア
がインストールされておりDC電源投入と測定用カメラのシャッターを制御する。
このオンサイトEL測定システムにおける課題を以下に示す。
（1）測定時間
EL強度が非常に低いため、現場では、三脚でEL測定用カメラを最適な位置に固定し、15 ～図2

オンサイトEL測定のシステム構成概略

技術研究開発部
研究開発グループ／西戸 雄輝技術研究開発部
研究開発グループ／青山 泰宏太陽光発電設備のメンテナンス用ドローンの開発

原因にもなる。
これらの課題に対し、（1）についてはカメラの改良、（2）についてはカメラをドローンに搭載することで解決する方針として、開発を進めた。

4 カメラの改良
従来からEL測定に使用しているカメラは、1枚のEL画像を撮影するために15 ～ 30秒の時間を必要とする。また、ドローンにカメラを搭載して
写真2

折板屋根のPV設置状況

長時間カメラを固定し続けた場合、画像にブレが生じてしまい鮮明なEL画像が得られない。そこで今回は、シャッタースピードを動画撮影レベル（1/30秒）にまで短縮したカメラを開発した。これにより、従来のカメラと比較して、安価かつ高感度を実現した。

5 カメラのドローンへの搭載
開発したカメラをドローンに搭載し、EL測定

写真3

折板屋根でのEL画像のテストを実施した。ドローンにカメラを搭載するための「ジンバル」と呼ばれる治具は専用品が必要になるため、テストではドローンにカメラを30秒程度露光させて撮影を行う必要がある。このためEL測定に長時間を要する。

下向きに固定して、撮影を行った。フィールドテ
ストの結果から以下の課題を抽出した。
①カメラで撮影している映像を遠隔でリアルタイ

さらに、折半屋根設置等（写真2）で多く見られるストリングの配置が同一方向の場合には、奥のモジュールは小さく表示され、ピントも合わせムに確認する方法が必要である。
②撮影したEL画像とモジュール位置を照合する方法が必要である。

づらい。よって、カメラ手前の4枚程度のモジュールしか鮮明な画像を得ることができない（写真3）。このように、撮影回数が増えてしまうことで、③カメラの撮影方向を遠隔で操作できる方法が必要である。

測定に時間を要する。
（2）撮影距離
一般的な野立て架台設置の発電設備では、アレ
イ間隔が2m程度空いているため、測定者が太陽電池の前面を移動することができ、EL測定を容易に行うことができる。一方、傾斜地や折板屋根に設置された発電設備では、敷地全面に太陽電池④夜間飛行時にドローンの視認性を向上する方法が必要である。
これらの課題を解決するため、写真4に示すドローンEL測定システムを構築した。測定は最小2名の作業員で実施可能である。1名はドローンの操縦を行い、もう1名はドローンに搭載したカメが設置されていることが多く、アレイ間隔が短い
ため、作業スペースが確保しづらいという問題がラの向きを操作しつつ、接続箱から測定対象のストリングへの電力供給操作を行う（図3）。
また、EL測定時にドローンの飛行高度は、EL
測定対象モジュールの解像度が低下しないようにある。特に奥まった場所にあるモジュールを撮影するために、撮影者がモジュールの上に乗って移動する場合もあり、太陽電池のセル割れを起こす

注意して、発光モジュールがカメラフレームの中にすべて収まる高度（5 ～ 15m）で行う。
前述の諸課題に対する解決策を以下に示す。
23

太陽光発電設備のメンテナンス用ドローンの開発

監視用ディスプレイ
ドローン本体

写真4

音声

映像

ドローンによるEL測定のフィールドテストを当社所有のPV設備で実施した。今回のフィールドテストでは、同じストリングに対し、地上に設

ドローン用
コントローラー

ドローンEL測定システムの概要図

カメラ操作

ドローン操縦

カメラ操作

ドローン
操縦

置したカメラによるEL測定とドローンによるEL測定を行い、得られた両画像を比較した。地上から撮影したEL測定画像（写真5）は、画像奥のモジュールが小さく表示されており確認しづらい。
一方、ドローンから撮影したEL測定画像（写真6）は、全てのモジュールが同じ大きさで表示されており、各モジュールの状態を明確に確認す

音声を録音

映像

火を増設した。ドローンの前後でLEDを色分けすることで、遠方からでも前後が分かりやすく、操作性が向上し、飛行安全性が高まる。

6 フィールドテスト

EL測定用カメラ

ジンバル用
コントローラー

隔操作でカメラの撮影位置を変更することができる。
④夜間の視認性向上のため、ドローンにはLED灯ることができる。このように、地上からELを撮影する際に画像奥のモジュールが見えづらいという課題を解決できた。本手法は傾斜地や折板屋根

音声

接続箱

電力供給操作・カメラ操作者

発電機

図3

ドローン
操縦者

直流電源装置ドローンEL測定システムの概要図

写真5

地上から撮影したEL測定画像①カメラで撮影する映像は、リアルタイムに遠隔で確認できるように、ドローン側に映像伝送装置を搭載した。また、監視用ディスプレイ側に受信機を搭載した。
②測定中にドローン操縦者と電力供給操作者で双方向の無線通話をし、その音声をEL測定の動画と同期して記録した。これにより、測定したEL
画像とストリング番号との照合が可能となる。
③カメラ専用のジンバルをドローンに搭載した。
ジンバルはドローンの振動を吸収し、カメラの映像を安定化させる効果があるとともに、遠24

写真6

ドローンから撮影したEL測定画像

電流
［A］

るメリットがある。

正常ストリング

5

ま た、EL測 定 で は、 発 電 量 が 大 き く 減 少 する「Potential Induced Degradation（ 以 下、
PID）現象」の進行も容易に見つけることが可能である。PID現象は近年、発生報告が増えており、

4
3

異常ストリング2
1
0０

太陽光発電設備のメンテナンス用ドローンの開発

6

100

200 300 400
電圧
［V］

図4

I－V特性測定（左）と熱画像測定（右）500

太陽電池の劣化現象として関心が高まっている。
当該異常が発生している場合、PV設備のモジュールで発生している可能性があり、時間経過と共での点検に有効な手法である。
もう一つの課題である測定時間に対しては、ドローンの準備やバッテリー交換等の時間を含めてに進行するため、早期検出が求められる。このPID現象は他の手法では検出できないため、PIDを発見できることがEL測定の最大のメリットでも、地上からのEL測定と比較して10%程度の測
定時間を短縮することができた。前述の一度に撮影できるモジュールが増えたことと、撮影の度に人が移動しなくても良くなったことが要因であある。

8 おわりにる。フィールドテストの結果、1MWのモジュー
ルのEL測定を9時間程度で完了できた。

これまでに本研究では、太陽電池メーカが出荷時にのみ工場の暗室で行っていたEL測定を、実

7 I-V 特性測定・熱画像測定との比較

際の屋外現場でも適用できる「オンサイトEL測定」として開発した。本稿では、オンサイトEL測定の更なる効率化を目指し、他社に先駆けて実現した「ドローンEL測定システム」の開発につ現場において用いられる太陽電池の異常診断手法には、I－V特性測定や熱画像測定（図4）がある。表1に異常診断手法と検出可能な異常を示す。
I－V特性測定は通常、ストリング単位で測定する

いて報告した。
今後、測定サービスとしての受注や、さらなる高性能化を目指し、安全なPV設備の運用に寄与

ため、異常の発生しているモジュールの特定作業が別途必要である。また、熱画像測定では発熱を伴わない異常の発見が難しい。I－V特性測定や熱できるよう、改良を進める予定である。
参考文献[1] 福島厚志 他：「Si系太陽電池におけるEL発光スペクト
ルピークの発電層材料依存性」応用物理学会春季学術講演
会予稿集、281-A4-7、（2013）

画像測定では異常を電気特性や熱特性として間接的に検出する。一方、EL測定には、目視では確認できないセルの割れや、電極の断線といった発電性能に直接影響を及ぼす全ての異常を検出でき
表1

各異常診断手法と検出可能な異常

診断手法

発生リスク

EL測定

熱画像測定

I－V特性測定

測定条件－

夜間・停止時に電流を流す

昼間・運転時

昼間・停止時売電への影響

－

なし

なし

あり

セルクラック・欠陥

茶変すると発火・
漏電の危険

◎

△
（発熱する場合）

×

ガラス割れ

ガラス飛散
漏電

◎

◎

△
（度合による）

PID現象

発電量減少

◎

×

○

BPD※1 短絡故障

発電量減少・
発熱◎◎○

BPD開放故障

影により発熱△××※1：バイパスダイオード

25

低圧電動機の巻線短絡診断システムの開発
低圧電動機の巻線短絡診断システムの開発

1 はじめに電圧発振装置電動機は、家電製品をはじめ、工場の生産ラインや鉄道・自動車等の輸送手段まで、様々な分野で多様なアプリケーションとして使用されている。このため、電動機の故障がシステム全体に及ぼす影響は計り知れない。例えば、生産ラインで使用される電動機で故障が発生すると、生産ラインの停止につながり、企業経営に与える損害は甚大となる。また、ハイブリッド自動車や電気自動

磁界センサ

PC
（タブレットタイプ）

車の駆動用として用いられている電動機における
写真１

故障は、自動車の走行そのものに支障を及ぼし、人命にも直結する。こうした背景から、電動機の故障をいち早く検知する技術や、故障に至る前の劣化の進行が始まった初期段階で検知する予測技
術の早期確立が切望されている。
電動機における部位毎の故障割合に注目すると、固定子巻線での故障が電動機全体の故障件数の４割近くを占めると米国電気電子学会で報告されている。そしてその故障原因の大半は、コイルの絶縁劣化に起因する。
電動機の固定子巻線で発生する故障のうち、短絡の有無を診断する技術としては、インパルス電圧を用いた試験法（以下、インパルス試験）が有効であり、この診断法を搭載したインパルス巻線診断装置が既に実用化されている。技術研究開発
部では、これまでにインパルス試験に関する新しい診断手法を提案し、特許も取得した。そして、これらの特許技術は某計測器メーカーの新商品に搭載され、来年以降発売開始となる。
インパルス試験は、短絡の有無を検出することができるため、電動機を製造する業界では広く使用されている検査技術であるものの、実際にどのスロット（巻線が挿入されている溝のこと）に挿入されたコイルで短絡が発生したのかを特定することは困難である。もし、短絡発生箇所を特定で巻線短絡診断システムの防止にも寄与する。
こうした背景から、インパルス巻線診断装置の「次の装置」として、どのスロットに挿入されているコイルにおいて短絡が発生したのかを特定する「巻線短絡診断システム」（以下、本システム）を開発した（写真１）。

2 診断手法の原理
本システムでは、短絡発生前後の各スロット上の磁界の変化に注目し診断することに特徴がある。
診断原理について図１を用いて説明する。いま、巻線に電流が流れている状態で巻線内に短絡が生じたとする。短絡が生じると、電流は抵抗がほ
とんどゼロの短絡箇所を流れ、短絡間のコイルには流れなくなる。このとき巻線に流れる電流をi o、
電流 i o により生じる磁界の強さをHo とする。また、短絡により新たに発生した閉ループをCs とする。
閉ループCs には磁束が通過することで、誘導起電
力 e が発生する。この誘導起電力の向きは、磁束の変化を妨げる方向の磁束を発生させる向きである。

きれば、短絡が発生しやすい傾向にあるスロット

この誘導起電力 e により閉ループ内を流れるを知る手がかりとなり、この情報を設計段階へフ電流をi s 、電流 i s によりできるHo と は 逆 方 向 のィードバックすることで、絶縁・機械的強度の見

磁 界 の 強 さ を Hs とすると、巻 線 周 辺 の 磁 界 の直しや、固定子組立工程の改良といった短絡の発強さHa は生を抑えるための方策を採ることができ、電動機の品質改善に活かすことが可能になる。これにより、電動機を使用するお客さまにおける故障発生26となる。つまり、巻線において短絡が発生すると、技術研究開発部
研究開発グループ／中村 久栄低圧電動機の巻線短絡診断システムの開発

3 診断システム
3. 1 診断システムの構成
本システムは、巻線両端に交流電圧を印加して、固定子内に磁界を発生させるための電圧発振装
置、固定子内の磁界を計測する磁界センサ、診断
結果を出力するためのPCの3つから成る。

3. 2 電圧発振装置
電圧発振装置では、固定子内部に磁界を発生するための交流電圧を出力する。この電圧発振装置
は、交流電圧を出力するための電圧発振回路と、外部から取り込んだアナログ電圧信号をディジタ
ル変換するためのA/Dコンバータ等を搭載する回路から構成される。電圧発振回路からの出力電圧
はピーク－ピーク間で4V以下とする。電動機固定子の端子間に印加する電圧を4V以下に抑えることで、電圧発振装置や以下に説明する磁界セン
サの信号増幅用オペアンプで消費する電力を結果表示部として使用するPCのバッテリから供給で
図１

短絡発生前後の磁界の変化きる。つまり、PC側のバッテリを充電しておけ
ば、100Vの商用電源は不要となる。本システム

その巻線の中には短絡によって新たな閉ループがでは電圧発振装置と磁界センサの電源をタブレッ

誕生し、閉ループに鎖交する磁束が時間的に変化

トPCからUSBケーブルを介して供給する。

すると、閉ループ内にはその磁束の変化を妨げる

また、電圧発振回路から出力される電圧の大向きの磁束を発生させようとする誘導起電力が発きさは、ピーク－ピーク間で3種類（4V、2V、生する。この閉ループに生じる誘導起電力が作る

1V）とし、装置内部のディップスイッチで切り磁界の影響で巻線周辺の磁界は変化するように替え可能である。

なる。
また、誘導起電力 e は巻線両端に印加する電圧

電圧発振装置から出力される交流電圧の周波数は、500Hzから50kHzまでの範囲で設定できる。

の時間変化の割合、すなわち、巻線両端に印加す

また、発振周波数の設定間隔は、1kHz以下ではる電圧の周波数 f の関数である。この誘導起電力

100Hz、1kHz以上では1kHz間隔である。

とができる。このことから、巻線両端に印加する

3. 3 磁界センサ

e を大きくすると、磁界の強さHs を大きくするこ

磁界センサによりスロット上の磁界の変化を計

電圧の周波数 f を高くすることで、磁界の強さHsを意図的に大きくでき、巻線の周辺の磁界の強さ測する。磁界センサを用いたスロット上の磁界計

Ha の減少割合が巻線正常時に比べてより一層顕測写真を写真２に示す。

著となり、どのスロットに挿入されている巻線で磁界を計測するための磁界センサ中のサーチコ

短絡が発生しているのかを特定することが容易とイルの面積は、不必要な信号を除去するため、でなる。このように磁界の変化に注目し、磁界を計きるだけ小さい方が望ましい。本システムでは対測することで、短絡が発生しているスロットを特象とするスロットから発する磁束密度を計測し、定することが可能となる。

隣のスロットからの磁束密度の影響をできるだけ排除するために、サーチコイルの面積を20×27低圧電動機の巻線短絡診断システムの開発

写真２

磁界センサ

写真４

スロット上の磁界計測の様子しており、可搬性も長所の一つである。そこで、使用するPCもノートPCではなく、より軽量なタ
ブレットPCを採用した。このタブレットPCは本
体重量が445gと軽量であり、左右どちらかの手で磁界センサを操作し、もう一方の手でタブレッ
トPCを持つことで、設定条件の変更や診断結果をその場で確認しながら計測を進めることができ
る。
写真３

表示画面

10mmとした。

4 診断システムの評価検証
本システムの評価を汎用誘導電動機（0.75kW，

診断対象巻線に印加する電圧は交流であるた

200V，3.4A，60Hz, 4pole）の固定子巻線をめ、磁界センサから出力される電圧も交流となる。

用いて行った。上記電動機の固定子巻線は分布巻そして、磁束密度の大きさに比例した電圧が出力で、固定子のスロット数は36である。

される。磁界センサからの出力値を校正すること

まず、この固定子巻線が正常なときに、U-Vので、出力電圧から具体的な磁束密度への変換が可

端子間に本システムから交流電圧を印加し、その能となる。しかしながら、今回は磁束密度を測定

とき各スロット上の磁界を計測した。実際に固定することが目的ではないため、出力電圧の値から

子スロット上の磁界を計測する写真を写真４に示

磁束密度の値への変換は行わず、磁界センサからす。そして、このときの磁界センサからの出力をの出力電圧そのものをPCに出力する形態とした。

図２に示す。図２において、横軸はスロット番号、

この磁界センサからの出力電圧Vs に基づいて、短縦軸は磁界センサからの出力電圧である。また、

絡コイルが挿入されているスロットを特定する。

図２では出力電圧の差が見やすいようにするために、絶対値で表示している。この電動機は4極で3. 4 表示用PC
診断結果の表示や測定時の設定条件の変更は、

28あるので、山がきれいに4つ出現していることが確認できる。

外部のPC側で行う。PC上の結果表示画面を写真

次に、この固定子巻線のU相において1巻目と３に示す。本システムでは、100V電源を不要と2巻目のコイルのエナメル被覆を削り、その芯線

低圧電動機の巻線短絡診断システムの開発て顕著となり、この点でも短絡を有する巻線が挿入されているスロットNo.1とNo.12の磁界の変化を明確化できていることがわかる。

5 おわりに
今回は、電動機の固定子巻線において、どのス
図２

巻線正常時の出力電圧ロットに挿入されているコイルで短絡が発生したのかを特定するための巻線短絡診断システムを開発した。そして、市販されている様々な低圧電動機を用いた評価を行った結果、いずれも短絡コイ
ルが挿入されているスロットを特定できることを確認した。
本システムは、短絡したコイルが挿入されているスロットを特定することができるが、それだけでなく、製造メーカにとってはその固定子巻線としての製品がメーカの許容範囲内に収まっている

図３

１ターン短絡発生時の出力電圧かを通電時の磁界の値から判断することができ、品質管理の用途に活用することも期待できる。

をハンダ付けして人為的にショートさせることで本システムは、現在装置の外観を整えるなどの短絡を再現した。この短絡状態をここでは「1タ最終段階であり、近日中に販売を開始する予定でーン短絡」と呼ぶ。今回使用する電動機において、ある。

その後方から見て最も下部に位置するスロット

本システムの類似製品は現在、存在せず、今後をNo.1と仮定して、時計回りに番号を割り振っは展示会などに積極的に出展し、関連業界にアピたとき、今回の１ターン短絡はスロットNo.1とールしていく。

No.12に挿入されているコイルに存在する。
この固定子巻線のU-V間に本システムから交流電圧を印加したときの各スロット上の磁界を計測した。このときの磁界センサからの出力を図３に示す。図３において、短絡巻線を有するコ
イルのスロットNo.1とNo.12に相当する箇所に矢印を付けて示す。巻線が正常な場合には、ス
ロットNo.1とスロットNo.12の電圧Vs はそれぞれ0.50Vと0.72Vであったが、短絡発生後には0.14Vと0.30Vとなった。よって、本システム
により、No.1とNo.12のスロット中のコイルで短絡が発生したことを特定できた。
また、今回の検証に用いた電動機固定子巻線は4極である。そのため、短絡コイルが挿入されているスロットNo.1、No.12と対になる健全
スロットはNo.19とNo.30である。お互いのス
ロット上の電圧を比較すると、スロットNo.1とNo.12の電圧Vs の減少はNo.19やNo.30に比べ
29

既設ハイテク印刷工場におけるB種接地抵抗値の調整について
既設ハイテク印刷工場におけるＢ種接地抵抗値の調整について

1 はじめに3 接地抵抗値の調整方法の検討

既設のハイテク印刷工場において、印刷機用汎接地抵抗の調整方法は表2の2案が考えられ、用インバータの動作環境の改善のため、印刷工程比較検討の結果、第2案の抵抗器挿入案を採用し用変圧器のB種接地抵抗値をそれまでの20Ωかた。

ら30Ω以上にするように客先から依頼された。
この具体的な方策として、変圧器中性点とB種接地極間に抵抗器を挿入し、挿入前後の電流や電圧4 抵抗器の仕様などの変化を測定したので、概要を説明する。

抵抗器の仕様については事前測定の電流値などから検討を行い、表3の通り決定した。

2 受電形式と印刷工程用変圧器の概要

5. 1 測定箇所
表1

設備概要

印刷工程用変圧器のＢ種接地線について、抵抗

受電電圧

高圧 6.6kV 受電器挿入前後それぞれの電圧と電流を、印刷機運転

契約電力

1,507kW時に約３時間毎測定した。抵抗器挿入箇所と電圧・

印刷工程用
変圧器

3φ 6,600/440V 1,000kVA
モールド型

は基準電位として採用した。

接地方式

単独接地：A種，B種（一般用と印刷工程用）, C種，D種
表2

電流の測定箇所を図１に示す。なお、C種接地極

接地抵抗値の調整方法の比較検討

調整方法案
案

方

比
法

長

較

所

短

・基準や規程と馴染む・実績が多い所

・接地極工事が必要
・接地抵抗値の調整が出来ない

１

単独接地極を新設する

2・接地抵抗値の調整ができる
変 圧 器 中 性 点 とB種 接 ・抵抗体には抵抗値が安定し ・基準や規程にない
地極間に抵抗器を挿入た素材を選定できる・製品規格がない
する・不具合があれば容易に交換 ・発熱が予想される
できる

項

目

表3

抵抗器の仕様一覧

仕

様

備

考

抵抗器の合成抵抗値

20Ω

B種接地抵抗許容値：100Ω以下
既存B種接地極抵抗：20Ω

定格電圧

300V

150V以上

単体抵抗値

100Ω

既製品のラインアップ

単体ワット数

1000W

最大通過電流(測定値)=12 ／ 5=2.4A

並列接続台数

5台

周囲温度

30

5 電圧・電流の測定と測定結果

設備概要を表１に示す。

－5 ～ +40℃

100Ω／ 5 = 20Ω

中部本部
名西営業所
／井戸田

中部本部
名西営業所
／池端

泰伸

中部本部 内線部
工事第二グループ
／西部 明男伸一

6 所

測定結果の図番号を表4に示す。

見

既設ハイテク印刷工場におけるＢ種接地抵抗値の調整について

5. 2 測定結果

6. 1 抵抗器挿入前後の電流について
5. 3 抵抗器挿入後の電圧・電流の予測と結果

図２・図３を見れば、電流波形は抵抗器の挿入前後において、最大値は低減されたが、それぞれ

上記5.2における抵抗器挿入前の測定値から、の波形はほぼ帯状をしている。

関係回路を定電圧源と仮定して図1にオームの法則を適用し、挿入後の電圧と電流の値を予測してここで、いくつかの区間で周波数解析を行った

みた。挿入後の予測値と挿入前後の測定値を表5

ところ、殆どが高調波成分であり、基本波成分はに示す。

誤差レベルのオーダーで小さかった。

印刷工程用変圧器
3φ3w 6,600/440V
ハイテク印刷機

N−EC 間電圧
V

I
B 種接地線電流

RR

REC

凡

REB

：電流測定箇所

EC：電圧測定箇所

EB
図1
表4
内

測定箇所

測定結果

容

図番号

備

考

１）

Ｂ種接地線電流波形（代表例）

図２

瞬時波形

２）

Ｂ種接地線電流値

図３

実効値（約3時間推移）３）

変圧器中性点とＣ種接地極間電圧（N－Ec）値

〃

同上
（同上）

４）

Ｂ種接地線電流の最大時における
上記２）及び３）の値

表６

約200m秒間

表5

挿入前後の測定値と挿入後の予想値
REC

REB

RR

V

I

挿入前（測定値）

8Ω

20Ω

0Ω

144.1V

8.47A

予測値

〃

〃

20Ω

〃

4.24A

測定値

〃

〃

〃

178.4V

4.48A

項

挿入後

目

例

31

表6

は、抵抗器の挿入前後において47.1％減衰しての増加度（20Ω→40Ω）にほぼ近い値であり、

抵抗器
挿入後

変動率

B 種接地線電流値も上記5.3の予測値に近い。厳密に見れば、接

・総合値

8.47A

4.48A

52.9%

地抵抗の増加度に対比して減衰度が3％程度低い

・基本波

0.03A以下

0.02A以下－

が、その原因は抵抗器の周波数特性や温度特性に・基本波以外

8.47A

4.48A

52.9％

起因するものと思われる。
なお、実際には詳細な周波数分析が必要であるが、大雑把に見ればここでは高調波成分の定電流性は観測されなかった。

変圧器中性点とC 種接地極間の電圧
・総合値

144.1V

178.4V

23.8％

・基本波

0.5V以下0.8V以下－・基本波以外144.1V

178.4V

23.8%

6. 2 抵抗器挿入前後の電圧について
抵抗器の挿入前後における当該変圧器中性点とて基準電位のC種接地極は地絡事故時以外には電C種接地極間電圧について、上記5.3では不変と流は流れないとしたが、実際には波高値で数Aオ予測されたが、実際には23.8％増大していた（表ーダーの電流が流れ、電位変動していたことが判

6参照）。そこで、上記6.1でB種接地線電流が減明した。この電位変動はC種接地極の電圧降下（C

少しているにも関わらず、接地電圧が逆に増加し

種接地線電流×接地抵抗）によるものであり、抵た理由を考えてみた。調査の結果、本測定におい抗器挿入に伴ってC種接地線電流値が半減して、
40

30

30

20

20

電流瞬時値
［A］

40

10
0
−10
−20
−30
−40

10
0
−10
−20
−30

0

5

10

15

20

−40

0

時間
［ms］

5

10
時間
［ms］

a. 抵抗器挿入前

a. 抵抗器挿入後
図2

B種接地線電流の波形比較

a. 抵抗器挿入前

a. 抵抗器挿入後
図332

抵抗挿入前後の実効値比較
抵抗器
挿入前いた。これは、抵抗器挿入によるＢ種接地抵抗

電流瞬時値
［A］

既設ハイテク印刷工場におけるＢ種接地抵抗値の調整について

次に、表６から、Ｂ種接地線電流の総合実効値

実効値の推移1520既設ハイテク印刷工場におけるＢ種接地抵抗値の調整について

電圧降下をも半減させ、その結果、測定の接地電圧（電位差）が増加したものと推定した。従って、当該変圧器中性点の対地電位自体は、抵抗器挿入
前後で変化していないと理解している。
なお、この対地電位はそのまま、電源線の対地電位をベクトル和で押し上げていたことになるが、翻ってみればその成分は基本波以外の高い周波数である。ここで、400V級回路において高い
周波数成分の電位に関するリスクとして公表されたものは少なく、わずかにマイクロサージ関係が知られている。
当該設備については特に問題は発生していない
が、高周波電圧によるヒトの感電や機器の絶縁耐力などについての定量的な判断基準作りは、今後の課題であると思われる。

7 おわりに
印刷工程用変圧器のB種接地抵抗を30Ωにする目標は、特別設計の抵抗器を挿入することによって果たされ、他の電気的特性についてもほぼ満足できる運用ができた。今後も、観察と測定を継続し、更に汎用インバータの動作との影響についてのデータを確認したいと考えている。

参考文献
1）昼間和男：「統合接地システムにおけるＢ種接地挿入
抵抗の効果」、電気設備学会全国大会論文集、D-18、pp.245-248(2001)33

鉄骨造の建物に設置される脈動の大きなポンプの防振対策
鉄骨造の建物に設置される脈動の大きなポンプの防振対策

1 はじめに質があり、ポンプの吸込圧力がガソリンの蒸発量

当施設はエンジン実験室（以降、ベンチ室と称

よる吸込み圧力低下がガソリンを蒸発させ、蒸発す。
）5室を持つエンジン実験棟であり、騒音・したガソリンが振動を発生させるものと想定し、振動・熱に対する配慮が必要な建物である。当施

気液分離の可能性について検討を行った。

を左右する。ポンプの吸込み側配管の圧力損失に設の構造は、鉄骨ALC（軽量気泡コンクリート）

定 格 送 油 量63L/minの 吸 込 み 側 配 管 抵 抗 と造で振動等の伝搬に注意を要する建物であり、キJISで規定するガソリンの蒸発圧力を比較するこャビテーションによる振動及びポンプの脈動によとにより、気液分離の可能性が想定できる。自動る振動が懸念された。長時間にわたる実験時でも車用ガソリンは「JIS K2202-2012」によりキャビテーション及び脈動による建物への影響を

密度は油温15℃において0.783g/cm3以下で蒸最小限とするため施工前検討会により対策を検討

気圧は37.8℃において44kPa以上78kPa以下

したのでその結果を以下に記す。

と規定され、低い圧力で蒸発する。図２はオイルタンク室平面図である。図中赤線で示した配管が吸込み側配管であり、ポンプの吸入負圧の影響を

2 ガソリン循環系の概要
当施設は鉄骨造2階建て建物である。1階ベン

タンク棟

チ室間仕切りはコンクリートの壁であるが、それガソリン槽以外の壁は全てALCの建物である。また、ガソ
リン槽は鉄筋コンクリート造半地下式の別棟のタンク棟に循環ポンプと共に設置された危険物貯蔵施設である。当施設のガソリン循環系統を図１に

吸込配管

示す。

3 振動発生源の検討

図２

ガソリン循環系の配管ではギヤポンプ吸込みのタンク棟平面図側負圧によるガソリンの蒸発、すなわちキャビテー

受ける配管である。この配管部の負圧度を計算す

ションが原因となる振動及びギヤポンプの構造上ることにより配管内でのガソリンの性状を想定すの特性による脈動の2種類の振動が想定される。

る。計算結果を表１にまとめた。
定格送油量63L/min時の吸込み側圧力損失は

3. 1

キャビテーションによる振動の検証

30kPaと想定され大気圧1,013hPa（101.3kPa）

ガソリンは揮発性が高く低い圧力で蒸発する性

より蒸気圧は71.3kPa（101.3kPa－30.0kPa）
実験棟

ギヤポンプ：40φ×70L/min×0.22MPa×1.5kW
ガソリン槽：6,000L（2.0m×2.0×1.65mH）

機械室

▽2FL

事務室

通路

ボンベ室

タンク棟

ガソリン槽

ギヤポンプ

▽1FL

機械室 ベンチ室 ベンチ室 ベンチ室 ベンチ室

操作室

作業室
往配管 25A（GS）
還配管 25A（GR）

図１

34

ベンチ室

ガソリン循環系統図

東京本部 空調管部工事グループ／半田 一史空調管本部 設計部
設計・積算グループ／南谷 昌宏鉄骨造の建物に設置される脈動の大きなポンプの防振対策となる。JISに示す蒸気圧44kPa以上78kPaの上ケーシング

限値付近となりキャビテーションは起きにくく振動発生は無いものと想定した。
表１

吸込み配管の負圧度

損失計算
ζ
配管長

数 量
ｍ・個

各部圧損
kPa

4

5.4

弁

8.500

2

19.2

エルボ

0.260

3

0.9

拡

0.375

1

0.4

大

合計圧損
kPa

30.0

15%

安全率

歯車

3. 2 ギヤポンプの特性による振動の検証

図4

3. 3

ギアポンプの構造

振動発生要因の特定振動発生の要因と想定した「キャビテーショ

ポンプは容積型とターボ型に区分される。容積ンによる振動」「ギヤポンプの脈動による振動」

型は吐出圧力に影響を受けず常に一定の量を送の2種類の発生要因について検討したが、ギヤポることができる。それに対しターボ型は吐出圧力

ンプ吸込み圧力が規定の上限付近でありキャビに影響を受け流量が変化する。図３にポンプの分テーションによる振動の発生は想定されず、ギ類を示す。

ヤポンプの脈動による振動の影響が大きいと判断し送油配管の振動対策を検討した。

4 脈動による振動対策の検討
脈動対策には質量の大きい個所への堅固な固定が必要であるが、対象建物は鉄骨造・ALCの軽量建物であり、質量の大きなコンクリートの個所は地中梁などの地中部分とベンチ室間仕切りのみである。そのため、配管を堅固に固定する箇所を地中梁及びベンチ室間仕切り壁とし、ALC貫通部は固定せず、振止めは防振パットで固定する方式とした。また、天井吊り金物は防図３

ポンプの分類

ギヤポンプは図３より容積型に分類され、歯車の形状をした羽根車が低速で回転（計画のギヤポ
ンプは380min-1）し、ケーシングと歯車の隙間

振装置により上部床面に振動を伝搬させない方
式とした。

4. 1

検討項目とその対策

以下の5項目について検討し現場で実施した。
① 壁貫通部を緩衝材により開口補修とする。

に入った流体を常に一定の量で送り出す構造で実験棟内の送油管のルートには壁貫通部が外あり、燃料移送用に最も多く使用されているポン

壁2 ヶ所、内壁5か所の計7か所あるが全てALCプである。ポンプの構造を図４に示す。構造上吐壁である。ALC壁に送油管が直接触れるとALC

出量が連続せず断続的な流れとなり脈動による壁が振動板となり騒音の原因となるため、貫通建物への影響が懸念される。

部はALCと送油管が直接接触しないよう緩衝材
により貫通部の処理を行う。
35

鉄骨造の建物に設置される脈動の大きなポンプの防振対策⑤ ベンチ室立下り管支持は鋼材に固定する。

② 天井配管は防振吊り金物とする。
天井配管の振動が、吊り金物を介して２階床面

建物内の唯一のコンクリート壁が利用できるベに伝搬しないよう、防振吊り金物を使用する。

ンチ室立下げ配管は上下２か所を鉄骨架台により③ 配管振れ止は防振パトを使用し固定する。

固定する。

天井配管の振れ止めは壁面から支持を取らず鉄骨梁を支持点とするが梁への振動伝搬を防止する
ため振れ止めへの配管固定に防振材を介して固定
する。

4. 2

実施効果の検証

前項防振対策の実施箇所及び主な施工状況写真
を図５に示す。

④ 外部立ち上がり管支持は鋼材に固定する。

試運転時、タンク室・外部立ち上がり管などの外部ピットから実験棟へ入る配管は地中梁に堅露出部では配管の脈動が触診で感じるが、室内で固に固定すると共に立ち上がり配管は壁面に固定

は配管の脈動が原因とされる騒音はほとんどなせず地中梁に固定した鉄骨架台により固定する。

く、ALC壁への伝搬もほとんどなかった。

鉄骨架台は、溝形鋼100×50以上とする。

検討時に懸念された建物への脈動による振動は解決できた。

防振パットによる管振止固定

立管を地中梁固定

防振吊り金物

防振吊り金物の使用

防振パットによる固定

鋼材による立管支持

機械室

ベンチ室

ベンチ室

ベンチ室

ベンチ室

ベンチ室

RC壁
作業室

緩衝材による処理

操作室Ｂ

操作室Ｂ

操作室Ａ

溝型鋼材支持貫通部の緩衝材処置
図５

36

操作室Ｂ

ベンチ室立管の2点支持対策実施個所及び実施状況写真

操作室Ｂ

鉄骨造の建物に設置される脈動の大きなポンプの防振対策

5 おわりに当施設は設計部で設備設計した物件である。今回採用した容積型ポンプは脈動を考慮した防振対策が計画されてはいたが十分なものとは言えなかった。東京本部及び設計部が施工前の検討会において防振の必要性を認識し事前の対応を行ったことにより、建物への影響を最小限に抑えることができた。
循環式及び大流量の設備では、容積型ポンプよりターボ型ポンプの採用検討をすることも対策のひとつとなる。

37

技術研究開発部だより技術研究開発部の研究開発テーマ
平成30年度の技術研究開発部は、表1に示すとおり5分野22件の研究開発テーマに取り組んでいる。今年度は昨年度までに開発した研究成果の高機能化改良など、実際にお客さまへの展開を見据えた研究が多くなっている。研究成果のお客さまへの提案時や、実際の導入・運用時に、新たなニーズや課題が明らかになってきており、それらを新たなテーマとしている。
さらに、昨年度に引き続き世の中の急速な技術
進歩を踏まえ取り組むべき研究として、将来に向けた基礎的研究にも積極的に取り組んでいる。今年度は、新たにCO2フリー水素生成に関する調査を開始している。その他、最新技術を活用した現場の効率化を目指した研究も拡大している。空調
管部門と協力して生産性向上を実現するための調査を開始するとともに、人工知能（AI）の研究では、最新の技術を活用した工事概算積算の自動化に向けた挑戦を行っている。
また、研究開発成果を社内外で広く活用してい表138

ただくよう展開している。
まずは、開発した製品が直接ターゲットとなる業界向けの展示会である設計製造ソリューション
展などへ出展することで、お客さまからのニーズ獲得を行っている。また今年度5月から6月にかけて、各方面本部・支店にお伺いして技術研究開発部の成果説明会を開催した。営業・設計・施工・技術の各担当をはじめとして述べ260名ほどの方々に出席していただいた。今回のような直接的な意見交換により、お客さまへの提案資料の整備不足や、実績紹介の必要性などを再認識するとともに、新たな研究テーマへのニーズも多く得ることができた。定期的に開催していく予定である。
今後も研究開発を着実に推進するだけではな
く、現場で活用していただくために何をするのかを常に意識して取り組む。そして、エネルギー、
環境、情報通信分野における諸問題を独自技術によって解決し、快適で安全・安心な社会の実現に貢献していく。

平成30年度 技術研究開発部 研究開発テーマ

執行役員
技術研究開発部長／牧野 充

技術研究開発部
研究開発グループ／小林 浩

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、

80
70

技術サポートと、お客さまの技術的信頼獲得である。

60

内容は、現業部署での提案・設計・施工・保守な50

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。

件数

技術支援業務も行なっている。目的は、現業部署の

41

40
30
20

21

56

49
36

34

24

25

53 52
39

24

10

・障害の原因調査と対策提案

020

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

21

図1

22

23

26

27

28

29

最近10年間の現業支援件数

査、及び対策の提案
・お客さまへの技術提案59件 15％ToEMS、TLDシステム、みえるシリーズ（MiEL
CAST､MiELDieCAST®､MiELPLAS®）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112件 28％

ステムなどの提案
・技術計算を含む設計支援

91件 22％

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

126件 31％

術計算
図2

・新技術・新製品の調査
電気設備の劣化診断技術調査、省エネ機器の技表1

術評価、各種規程・技術文献などの調査

最近10年間の現業支援内容
技術支援内容と担当する研究員

技術支援分野・技術関連アドバイス

担当する研究員

各種電気障害小林､ 高橋､ 山本､ 西戸､
大島

バイス

ToEMS

高橋､ 眞玉橋､ 杉本､台藏

最近10年間の現業支援件数は図1のとおりであり、

TLDシステム､ DGR

山本､ 西戸､ 大島

合計では405件の支援を行っている。また内容は図みえるシリーズ

水野､ 西村､ 古田､ 杉本

2のとおりであり、最近はToEMSによるエネルギー

電気技術計算､ 電気法規

小林､ 山本､ 西戸､ 藤田

監視（見える化）に関する支援業務が多い。

空調全般､ 空調異常検知

中井､ 千葉､ 成瀬

技術的な内容での相談があれば、まずはご一報くだ

省エネ対策､ 工場プロセス

水野､ 高橋､ 眞玉橋､西村､ 古田さい。

太陽光発電

西戸､ 青山高調波対策

小林､ 藤田電気設備や空調設備などに関わる技術的なアド

表1に、技術支援分野と担当する研究員を示した。

以 上

排水処理､ 有害物質処理､ 脱臭 加藤､ 近田

39

技術研究開発部成果報告会
平成29年度の研究成果報告会は、4月25日から27日の3日間教育センター教育・研究棟6階601教室で開催した。
この報告会は、研究テーマ毎に研究成果を報告し、社内での情報共有を図ることを目的に開催しており、「電力品質」「保守管理」「省エネ」「環境」の分野で計21のテーマを報告した。3日間で延べ約48人の社員が聴講し、技術的な質疑から経営に成果を活かすには、といった討議まで大変充実した意見交換が行われた。
回を重ねるに従い、自部署に役立てることを念頭に参加する聴講者が増え、質疑が活発に発せられるようになってきている。開発担当者にとっても貴重な意見やニーズを聞くことのできる場となっている。

研究テーマと報告者

40

「学」との交流技術研究開発部が大学との共同研究を行った際、研究終了時に部署内で成果報告会を開催している。
今年は名古屋工業大学の青木先生をはじめ4件について報告を受けた。
平成29年度 共同・委託研究一覧

平成30年度 共同・委託研究一覧

名城大学

山中先生

名古屋工業大学

青木先生

名古屋工業大学

安井先生

41

第27回全社技術研究発表会
技術研究開発部は、教育センターで全社技術研究発表会を開催した。同発表会は、研究開発の成果や新技術および施工事例などの発表を通し、技術情報の共有と技術レベルの向上を図ることが目的。
開会式では、大野社長が技術研究開発の重要性について「お客さまに満足していただける技術を開発し、提案していくことが大切。失敗を恐れず高い目標を掲げて果敢にチャレンジしていただきたい」と話した。
各発表について、当社での有益性や社会への貢献度および着眼点、アイデアなどについて審査され、最優秀の発表に贈られる社長賞には、配電本部配電統括部技術グループ

竹村浩一副長の発表が選ばれた。また当日は、名古屋大学未来社会創造機構の手嶋茂晴特任教授が「人と車と街のIoTサービス～豊田
市交通系社会実験～」のテーマで特別講演を行った。
発表件名と発表者
発

表

件

名

発

表

者

アセットマネジメントに基づいた需要家電気設備
技術研究開発部 研究開発グループの長期保全費用推定ツールの開発

42

受賞名
大島誠一郎

恵那市情報セキュリティ強化対策及びネットワー 情報通信統括部 技術グループ 設計・積算
太田
ク整備
チーム

真人

配電確認票システムの開発

中根

芳伸

能動的単独運転検出によるＰＣＳ不要停止に関す 岐阜支店 営業部 営業グループ 設計・積算
久保
る検討
チーム

昌彦

樹脂成形工場におけるエネルギー最適化システム
技術研究開発部 研究開発グループ（MiELPLAS Ⓡ）の開発

古田

涼亮

製造業における排水処理設備管理提案の事例

岡崎支店 営業部 空調管工事グループ

中村明浩

引込線・低圧線（束巻き）線出工具の開発

配電本部 配電統括部 技術グループ

竹村浩一

配電本部 配電統括部 計画・システムグループ

審査員賞

奨励賞

奨励賞

社長賞

社外講師・セミナー講師
演

題

講

師

講演先・日付

スマートパワーシステム事例解説Ⅳ小林浩

太陽光発電の適切なO&M普及のために

西戸雄輝

太陽光発電協会（JPEA）
第8回公共産業部会O&Mタスクフォース
2017.11.21

蓄熱技術研修会 水蓄熱・プログラム演習コース
負荷計算プログラム（MicroHASP/TES）の解説・演習

千葉理恵（一財）ヒートポンプ・蓄熱センター
2017.12.7

樹脂成形工場向けエネルギー最適化システム
MiELPLAS(みえるプラス)のご紹介

水野誠

太陽光発電設備を安全に使用するための保守点検技術西戸雄輝

平成30年度 電気安全講演会
名古屋会場 2018.08.02

太陽光発電設備を安全に使用するための保守点検技術

青山泰宏

平成30年度 電気安全講演会
岐阜会場 2018.08.08

太陽光発電設備を安全に使用するための保守点検技術西戸雄輝

平成30年度 電気安全講演会
多治見会場 2018.08.09

ドローンを活用した太陽電池のEL測定診断

西戸雄輝

平成30年度 電気主任技術者研修会
名古屋会場 2018.09.03

ドローンを活用した太陽電池のEL測定診断

西戸雄輝

平成30年度 電気主任技術者研修会
刈谷会場 2018.09.14

ドローンを活用した太陽電池のEL測定診断

西戸雄輝

平成30年度 電気主任技術者研修会
浜松会場 2018.09.19

ドローンを活用した太陽電池のEL測定診断

西戸雄輝

平成30年度 電気主任技術者研修会
静岡会場 2018.09.20

名古屋工業大学（非常勤講師）
2017.7.11(一社)東日本プラスチック製品工業協会
2018.05.11

43

JECA FAIR 2018 ～第66回 電設工業展～
当社は、インテックス大阪で5月23日から25日に開催されたJECA FAIR 2018に出展した。ブースは技術研究開発部と配電本部の開発製品やサービスなどを紹介した。また、配電線工事用の新製品「マルチヤットコ」とタブレット端末を使用した「配線線確認票システム」の実演ステージを行い、多くのお客さまでにぎわった。「トーエネックテクニカルLABO」をテーマに、本を開いたようなイメージのブー
スデザインにした。
展示会には3日間で約10万人の来場者があり、当社ブースも大勢のお客さまでにぎわった。
技術研究開発部は、MiELPLAS®（みえるプラス®）で製品コンクールにも参加した。他にも下表に示す
出展製品について、極めて実用性の高い開発成果を展示、解説し、来場者と意見交換を行った。
また、他社の展示を見学し、電設業界の技術動向、同業他社の開発状況などの情報収集を行った。

技術研究開発部

出展製品名

太陽光発電設備用遠隔監視システム / 当社独自の異常診断アルゴリズムを搭載した遠隔監視システム
オンサイト EL 測定サービス（＋ドローン）/ EL 測定を用いて屋外の現地 ( オンサイト ) で太陽電池の異常箇所を特定するサービス
ToEMS/ 当社独自開発中央監視制御システム
MiELCAST（みえるキャスト）/ 鋳造工場向け省エネシステム
MiELDieCAST®（みえるダイカスト ®）/ ダイカスト工場向け省エネシステム
MiELPLAS®（みえるプラス ®）/ 樹脂成形工場向け省エネシステム※
SmartAPFC® ／（低コスト型自動力率調整装置）/ 力率推定型自動力率調整装置
アセットマネジメントツール / 設備の中長期保全計画の作成を支援するシステム※製品コンクールに参加

44

太陽光発電システム施工展＊開催期間＊
平成29年9月20日(水) ～ 9月22日(金)＊会場＊

インテックス大阪
出展製品名
太陽光発電設備用遠隔監視システム
オンサイトＥＬ測定サービス

テクノフェア2017＊開催期間＊
平成29年10月26日(木) ～ 27日(金)＊会場＊

中部電力技術開発本部
出展製品名
SmartAPFC®

高調波対策キュービクル
MiELDieCAST ®（みえるダイカスト ®）MiELPLAS ®（みえるプラス ®）メッセナゴヤ2017＊開催期間＊
平成29年11月8日(水) ～ 11月11日(土)＊会場＊

ポートメッセなごや
出展製品名
ToEMS（トエムス）
ドローンによるＥＬ測定サービス

45

ENEX2018＊開催期間＊
平成30年2月14日(水) ～ 16日(金)＊会場＊

東京ビックサイト
出展製品名
ToEMS（トエムス）
MiELCAST（みえるキャスト）
MiELDieCAST ®（みえるダイカスト ®）MiELPLAS ®（みえるプラス ®）太陽光発電システム施工展＊開催期間＊
平成30年2月28日(水) ～ 3月2日(金)＊会場＊

東京ビックサイト
出展製品名
太陽光発電設備用遠隔監視システム
オンサイトＥＬ測定サービス

第3回名古屋 設計・製造ソリューション展＊開催期間＊
平成30年4月11日(水) ～ 13日(金)＊会場＊

ポートメッセなごや
出展製品名
ToEMS（トエムス）
MiELCAST（みえるキャスト）
MiELDieCAST ®（みえるダイカスト ®）MiELPLAS ®（みえるプラス ®）46

受賞・表彰の記録
受賞日・受賞名2018.3.23（一社）日本電気協会「特別功績者表彰」

内容

樹脂成形工場向け省エネシステム「MiELPLAS®」

担当者
古田

備

考

涼亮

47

第３６回電気設備学会全国大会に参加して1 はじめに慮、PC工法施工時の締め付けトルクの管理などについての質疑応答があった。

平 成30年9月4日 と5日 の2日 間 に わ た り、

（筆者の感想）PC工法という建築工法においても、雷害対策として電気的な接続が重要であることが再認識で第36回 電 気 設 備 学 会 全 国 大 会 が 福 井 駅 前 のAOSSA（アオッサ）で開催された。9月4日は台風21号が福井を直撃する悪天候に見舞われた。しかし、幸いにも大会開催時間中に台風が上空を通過したため、交通機関の乱れに伴う発表者の到着遅れにより講演順序の一部変更があったものの、大会運営には大きな影響はなく、全国大会は盛大に開催された。ちなみに、会場である
AOSSAの由来は、福井弁で「会おうね」の意味とのこと。
本稿では、筆者が聴講した一般講演の一部ととに、技術研究開発部からの発表を紹介する。なお、プログラムの詳細は、電気設備学会誌 2018 年
8 月号、または電気設備学会ホームページを参照
されたい。

（1）
「PC工法における避雷用新コネクタ」
昼間

和男

氏

（発表概要）
プレキャスト（PC）工法による鉄筋コンクリー
ト造では、主鉄筋接続に機械式継手が使用される。この継手は鉄筋間が電気的に接続されていない。そこで、鉄筋が格子状に組まれているRC造の特性を雷保護に活かすため、鉄筋間の電気的に接続する避雷用コネクタをこれまでに開発し、雷保護システム「O-LiPROS」と命名している。本発表では、新しい避雷用コネクタを開発したことが紹介された。
開発品に対してインパルス試験や引張試験を行う、電気的・機械的性能に問題がないことを確認した。新コネクタで電気的に接続された鉄筋は、引下げ導線として利用できる。今後、PC工法は
人手不足もあり普及すると予想されるが、現場打ちの鉄筋コンクリート工法と同じように、鉄筋を引下げ導線に使用できるメリットがある。
発表後、極めて小さいコネクタの電気抵抗の測定方法、抵抗成分以外のリアクタンス成分の考48た分野で当社の技術力を蓄積し、積極的に技術提案を行っていく必要がある。
（2）狭小場所におけるテレビスタジオの接地極配置および接地設計における理論的・解析的検討と実測値との比較
発表者：関電工 谷山 祐気 氏
（発表概要）
放送設備では接地抵抗値を1Ω以下に低くするなどの厳しい要求がある。このため、棒状接地極と複数のメッシュ接地を組み合わせるなどの複雑な接地システムを設計する場合がある。この場合には、設計段階でより正確な接地抵抗値の推定が2 一般講演
発表者：大林組きる内容である。PC工法自体は当社との関わりは少ないが、電気的接続が雷対策に直結するため、当社も関わるべき技術領域である。こういっ必要である。これまでは、従来から用いられてきた理論計算式からメッシュ接地抵抗値を計算していた。本発表ではこの理論計算値と電磁界シミュ
レーションを用いて算出した値を、実測値とともに比較して検証した結果が紹介された。
検証結果では、計算値が実測値よりも1.5倍程
度大きめに算出され、その要因を地質の水分が影響しコンクリートが電流経路になったためと考察した。また1.5倍の差は大きく、計算値に低減率などの係数を乗じる必要があることが提言された。
質疑応答では、複数のメッシュ接地の接地抵抗
測定は、隣接するメッシュ接地間の影響で実際よりも低く測定される可能性について指摘があった。
（筆者の感想）計算値が実測値よりも1.5倍程度大きめ算出されることはいわゆる安全側に設計されていることである。しかし、コストへの影響を考えると、より精度の高い計算法を開発することが望ましい。
技術研究開発部では、接地システムの電磁界シミュレーションに関する研究を行っており、将来は設計の実務にも活用できるようにしたい。

技術研究開発部
研究開発グループ／小林 浩（3）木への落雷時の雷電流を土壌の残留磁化から探る
発表者：富山大学

川野

禮矢

氏

（発表概要）
大地内の雷電流分布は、大気での放電現象と比較するとあまり研究が進んでいない。落雷時に雷電流が流れた痕跡には残留磁化があり、落雷後に残された唯一の物理現象である。そこで、富山大学構内の高さ20mのユリノキに2017年8月22日に落雷した痕跡の残留磁化を詳細に測定し、雷電流の大きさや分布を推定したという発表である。
残留磁化の方向から落雷が負極性であること
や、磁化強度から雷電流の大きさを16.8±5.1kAであることが分かった。また、雷被害を受けた機制約がある。そこで、汎用プログラマブルコント
ローラ（PLC）を用いて、ルールテーブルに従ってSCの開閉を行うAPFC盤を開発したという発表である。
開発したAPFC盤の大きな特徴は、高調波共振現象を抑制するようにSCの投入パターンを制御することである。これを実現するために、あらか
じめ詳細な高調波解析をしておき、例えばある状
態から1台だけSCを投入すると共振状態になる
場合には、SCを一度に2台投入するなどのルールを決めておく。
発表後には、電力系統側から流入する高調波を考慮しているか、ルールテーブルを作るのが大変問があった。
（筆者の感想）こういう研究がされていることを知らなかった
ため、非常に興味深く聴講した。一般的な雷シミュではないかなどの質疑応答があった。
（筆者の感想）既製の汎用品を使用して設備を施工するだけではなく、お客さまのニーズに合わせて一品ものの制御装置を製作したという内容であり、当社もこのような姿勢でお客さまニーズに応えたい。また、APFCの開発という点では、技術研究開発部で開発した中小規模需要家向けのSmartAPFC®

レーションでは、雷電流は大地に達すると球状に一様に分布して流れると想定している。しかし、本研究で得られた結果のように電流の分布が一様には汎用PLCを用いており、同様の考え方での開発である。大規模プラントではSCによる電圧変動も重要な検討事項の一つであることが分かった。

でない場合には、大地の電位上昇は想定よりも大きくなるはずである。今後雷シミュレーションでの考慮が必要である。

（5）建築設備への「直流給電システム」の適用―太陽光発電の創エネ量向上に関する評価―器の周辺の岩石等の磁化を調べることで、電流の方向や向きも分かる。雷被害を受けた機器の被害の詳細や、雷電流の大きさの推定誤差に関する質

発表者：清水建設 杉本 貴之 氏
（4）機能拡張を容易とした大規模プラント向け
APFC盤
発表者：東芝三菱電機産業システム 芦崎 祐介 氏
（発表概要）（発表概要）
清水建設では、照明と空調負荷を同じで配電方式のみが異なる「AC（交流）ルーム」と「DC（直流）ルーム」を技術研究所に作り、DC給電のメリッ高圧または特別高圧で受電する需要家では、力率改善用進相コンデンサ（SC）を設置しているが、SCの投入し過ぎによる電圧上昇や力率の進トを明らかにする研究を行ってきた。今回は、定格出力が同じ2系統の太陽光発電（PV）から、み過ぎが課題である。特に数MW級のプラントでは、生産設備が多様であることに加えて、多数のSCがサブ変電所に分散設置されており、容量、設置場所、製造年代も様々である。そのため、サブ変電所毎に、力率改善よりも電圧維持を優先、
古いSCを頻繁に開閉しない、などの様々なニー
ズがある。
SCの開閉制御には一般的には汎用品の自動力率調整装置（APFC）が使用されるが、制御目的
は力率改善のみであり、制御できるSC台数にも直接ACルームまたはDCルームに分けて電力を供給し、効率などを比較したという発表である。
PV発電電力の利用効率は、AC給電ではパワーコンディショナ（PCS）の損失があるため、DC給電の方が大きい。また、PCSは夕方の低日射時に停止し、発電可能な日射があっても発電しな
い時間帯がある。よってAC給電のPV発電電力量
はより小さくなり、結果的にDCの方がPV発電
電力を25％多く取り出せると評価した。
ただし、今回の実験ではAC給電のPCSは負荷率が低かったため、PCS効率が84.3％（定格負49荷率では95％程度）と低く、AC給電に不利な50条件であった。逆に、DC側のPVには最大電力追従制御（MPPT）機能がなく、DC給電に不利な条件であった。これらを総合的に評価すると、DC給電はAC給電よりもPV発電電力量を18％（7）新築ビルディング電気設備データベースの最新状況と活用・分析事例
発表者：住友電設 広瀬 勝実 氏
（発表概要）

多く取り出せると評価した。
質疑応答では、ACかDCかの配電方式以外の条件を完全に揃えて比較することの難しさについ

新築ビルディング電気設備データベース（D&D）
は、1988年以降に竣工したビル等の電気設備の主な仕様をデータベース化したものである。これての議論があった。
（筆者の感想）最近PVやLED照明器具の普及に合わせて、おまでに累積30,000件以上の竣工物件の情報が含まれている。
1件の竣工物件に対して100種類のデータを

客さま設備の一部にDC給電を採用したいというニーズがある。しかし、本発表からAC給電とDC給電の条件を揃えて両者を比較するには課題が多収集しており、多様な分析が可能である。例えば、
設備容量原単位の分析、変圧器需要率の想定、非常用発電機容量の算定などである。電気設備の基いことが分かった。当社の安全創造館では、今後
DC給電の実証を計画しており、DC給電のメリッ
トを客観的に評価できる手法を確立し、お客さま本計画や概要作成には十分役立つデータであり、活用してほしいとのことであった。
（筆者の感想）ニーズに応えていきたい。
（6）照明率を利用した輝度簡易算出方法について
発表者：大林組 浦田 幸江 氏

筆者も調査研究業務にD&Dを活用している。
このようなデータベースは空気調和・衛生工学会
からも提供されており、両者が融合されることが望ましい。当社はD&Dの運用管理委員会に参加（発表概要）
2016年に発行された日本建築学会の規準には、照明環境を評価する指標として、これまでのし、継続的にデータを購入している。データを活用したいなど要望があれば、営業本部設計部または技術研究開発部にご相談いただきたい。

照度の他に輝度も盛り込まれた。一方、設計の実務者の立場では、照度を計算できるソフトウェア
は数多くの種類があるが、輝度を計算できるソフ

3 技術研究開発部からの発表

トウェアは、3Dシミュレーションもできる高度なものしか存在しないという課題がある。そこ
で、より短時間で輝度を算出するための実用的な

今年の全国大会では、技術研究開発部から3件の発表を行った。いずれの内容も電気設備学会の各種委員会等に参加して活動した成果である。筆

ツールを開発したという発表である。
輝度算出にはJIS規格に記載された計算式を用

者は電気設備学会に限らず、電気学会などの委員会も多く参加しているが、他社の技術者との意見いており、複雑な計算をせずに簡易的に求めることが可能である。また、実務に役立つように、国土交通省様式の照度計算書に輝度計算欄を追加した計算書を出力する機能を設けている。

交換では業界の最新情報など得るものが多く、社外ネットワーク作りにも役立っている。技術研究開発部の社外に向けた活動の一端を知っていただ
くため、この場を借りて発表内容を紹介する。

開発したツールの計算結果と、高度な3Dシミュ
レーションソフトの計算結果を比較し、近い値で（1）自家用電気設備における電力品質の実態にあることが検証されている。
（筆者の感想）日頃の設計業務での課題を解決する開発であり、業務効率化に寄与するものである。当社でも関する調査研究（3）－設備機器の出荷統計を用いた配電系統高調波の将来予測－
発表者：技術研究開発部 小林 浩
（発表概要）

このようなニーズを現業部門から多く上げていた
だき、技術研究開発部も協力して成果に結び付けたい。

近年、ビルなどの代表的な負荷機器であるビル
用マルチエアコンがすべてインバータ化されたな
どの要因で、高圧受電設備からの高調波流出電流

の増加が懸念されている。そこで、LED照明器

きた。

具やビル用マルチエアコンなどの出荷台数や採用技術の変遷を調査し、負荷機器から高調波電流発生量の過去から現在までの経年変化を推定した。
そして、モデル配電系統を用いて、過去から将来

近年、日本では太陽光発電や蓄電池などの直流電路を含む機器の導入が進んでいるが、IECにおいても従来からLVDC（低圧直流給電システム）の標準化が進んできた。そこで、日本もデータセにわたっての配電系統の高調波電圧を推定し、今後、アクティブフィルタ設置や進相コンデンサへの直列リアクトル設置を進めていけば、配電系統

ンタを対象とした標準仕様の提案を行ってきた。
TC64ではLVDCの感電保護に関する規格審議を行っており、TC64に委員として参加している立の高調波電圧の上昇を抑制できることを示した。
本発表は、設計事務所、電気保安協会、機器メー
カなどをメンバーとした電気設備学会本部の調査場から、これまでの活動状況を報告した。

研究委員会の成果である。

4 おわりに（2）電力品質適正化を目的とした高圧受電設備

本稿では、第36回電気設備学会全国大会において筆者が聴講した一般講演の内容とともに、技の設計と運用に関する調査研究(その1) ～高圧および低圧需要家モデルの作成～
発表者：技術研究開発部 藤田 悠

術研究開発部からの発表を紹介した。
毎年、大変興味深い講演が多く、研究や開発とは趣の異なる施工事例紹介などもある。このた（発表概要）
送配電事業者が配電系統の高調波抑制対策を検討するには、実態に合った精度の高いシミュレー
ション技術を開発する必要がある。そのために、

め、内線系技術者にとっては大変有用である。当社の技術者も積極的に参加していただきたい。特に、同業他社の発表を聞くことはとても刺激になると考えている。

多数の高圧受電設備における電圧や電流の計測
データを用いて、実態に合った高圧受電設備のシ
ミュレーションモデル構築方法を提案し、実際に同業他社と比較した当社の課題は、本大会での発表数が少ない点である。本大会の発表論文数（連名も含む）は、関電工25、九電工21、きんでん

モデルを作成した。本発表後に発表された（その2）では、モデルを用いたシミュレーション結果を紹介した。高調波抑制対策としては、配電系統

11、中電工8、トーエネック8、ユアテック7、であった。
本大会では、当社は現業部門からの発表が2件の末端に接続された高圧受電設備から優先して直列リアクトル設置を進めることが効果的である。
本発表は、中部電力、中部電気保安協会、名古あったが、今後も継続的に発表していただきたい。そのため、技術研究開発部では論文作成などの支援を行っていく。

屋工業大学などをメンバーとした電気設備学会中部支部の調査委員会の成果である。

本稿により、電気設備学会への関心が高まるとともに全国大会での発表者や聴講者が増えること（3）ワークショップ「LVDC（低圧直流給電シ
ステム）」TC64における標準化提案・活動状況
発表者：技術研究開発部（発表概要）

山本

で当社の技術力のさらなる向上につながれば幸い
である。

達也

日本の技術力を世界に向けて発信し国際競争力を高めるため、電気分野では国際電気標準会議（IEC）に国際標準規格を提案する活動がさかんに行われている。TC64は、IECの中でも建物電気設備の感電保護に関する標準規格を扱う専門委
員会（Technical Committees）であり、日本国内のTC64はこれまで電気設備学会が運営して51

学会・雑誌等への発表・投稿件

名

著者（発表者○）および関係者

広帯域磁界センサの開発とそれを用いた〇中村久栄（技術研究開発部）
空間磁界の可視化

第18回計測自動制御学会 システ
ムインテグレーション部門講演会
2017.12

複数需要家に設置された自動力率調整装置の集中制御による配電系統の電力品質 〇小林
改善

悠（技術研究開発部）

電気学会スマートファシリティ
研究会 2018.1

青山泰宏、西戸雄輝（技術研究開発部）

月刊「電気現場」2018年1月号

ドローンを活用した太陽電池のEL測定診断
酸素供給DHS法による産業排水処理－維持管理が容易で高負荷処理や小型化も可能な技術の実現に向けて－浩、藤田○近田有希子(技術研究開発部)、
川上周司(阿南高専)、
角野晴彦(岐阜高専)、珠坪一晃(国環研)

隔月刊誌「環境浄化技術」
2018年1・2月号

熱画像によるRshの低下判定に関する研究 ○佐藤弘輝、澤田 賢、山中三四郎（名城大学）、－複数のPVモジュールでの判定方法の検証－
青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩（技術研究開発部）

平成30年 電気学会全国大会
2018.3

出力制限されたPVSの％電力量補正方法 ○牧野貴駿、山中三四郎（名城大学）、に関する研究青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩（技術研究開発部）

平成30年 電気学会全国大会
2018.3

ガラス割れモジュールのEL発光面積と短 ○澤田 賢、佐藤弘輝、山中三四郎(名城大学)、
絡電流の関係青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩(技術研究開発部)

平成30年 電気学会全国大会
2018.3

周波数解析機能を有する磁界センサの開発 〇中村久栄（技術研究開発部）

平成30年 電気学会全国大会
2018.3

負荷電流のひずみ率解析に基づく固定子
巻線の軽微短絡診断〇エサキムトゥ・パンダラコン・シリナータン、
水野幸男（名古屋工業大学）、
中村久栄（技術研究開発部）

平成30年 電気学会全国大会
2018.3スペクトル解析に基づく誘導電動機のベアリング損傷故障診断〇エサキムトゥ・パンダラコン・シリナータン、
増子 誠、グナセカラン・サントス、
水野幸男（名古屋工業大学）、
中村久栄（技術研究開発部）

平成30年 電気学会全国大会
2018.3配電線の電圧不平衡状況とインピーダン ○猪飼千真、青木 睦（名古屋工業大学）、スが電圧不平衡抑制装置の導入効果に与藤田 悠、小林 浩（技術研究開発部）、える影響
石井裕也、上西宏和（中部電力）

平成30年 電気学会全国大会
2018.3中小規模需要家におけるメンテナンスの〇小林
スマート化の課題

浩（技術研究開発部）

平成30年 電気学会全国大会
2018.3〇小林 護（日建設計）、
小林延久（早稲田大学）、蓄電池を活用したエネルギーサービスの小林 浩 (技術研究開発部)、
構築検討
津久井哲也（明電舎）、
杉原裕征（関電工）、
遠藤哲夫（大成建設）

平成30年 電気学会全国大会
2018.3旋回式クロスフロー分離技術を用いた切削○早津祥秀、小林信介、板谷義紀(岐阜大学)、廃液におけるW/Oエマルジョンの機械的分加藤勇治(技術研究開発部)
離プロセス

第28回 環境工学総合シンポジ
ウム
2018.7

ZEBを対象とした電気設備環境影響のラ 〇小林
イフサイクル評価
滝澤

電気学会スマートファシリティ
研究会 2018.8

浩（技術研究開発部）、
総（日建設計）コージェネレーションシステムの運用最適化に関する研究○千葉理恵、棚橋－某病院における運用結果－
コージェネレーションシステムの発電機台数制御パラメータの最適化に関する研究

52

発表機関・掲載誌

優(技術研究開発部)〇千葉理恵、棚橋 優（技術研究開発部）、
西脇 修（エネルギー事業部）、
田中英紀（名古屋大学）

平成30年度 日本建築学会大会(東北)2018.9空気調和・衛生工学会論文集
No.285 2018年9月号

件

名

著者（発表者○）および関係者

発表機関・掲載誌

御園座共同ビルにおける舞台系配線の施工 ○田中正彦(中部本部内線部)

平成30年 電気設備学会 全国大会
2018.9

ワークショップ「LVDC（低圧直流給電システム）」○山本達也（技術研究開発部）
TC64における標準化提案・活動状況

平成30年 電気設備学会 全国大会
2018.9

音響実験室におけるノイズ対策施工事例○中津川祐基、松下貴彦（静岡支店浜松営業所）、稲本真吾（静岡支店技術グループ）、
細沢貴史、山本順也、東 佳史（竹中工務店）

平成30年 電気設備学会 全国大会
2018.9

電力品質適正化を目的とした高圧受電設備の設計と運用に関する調査研究(その1)～高圧および低圧需要家モデルの作成～○藤田 悠、小林 浩（技術研究開発部）、
青木 睦（名古屋工業大学）、
石井佑弥、上西宏和（中部電力）、
堀口康児（中部電気保安協会）、
松村年郎（愛知工業大学）

平成30年 電気設備学会 全国大会
2018.9

電力品質適正化を目的とした高圧受電設備の設計と運用に関する調査研究(その2)～電力品質適正化を目的とした設計・運用・対策手法～○髙田尚樹、青木 睦（名古屋工業大学）、
藤田 悠、小林 浩（技術研究開発部）、
石井佑弥、上西宏和（中部電力）、
堀口康児（中部電気保安協会）、
松村年郎（愛知工業大学）

平成30年 電気設備学会 全国大会
2018.9○梅田 誠（日本設計）、渡邉信公（関東職業能力開発大学校）、
小林 浩（技術研究開発部）、
自家用電気設備における電力品質の実態
坂本英雄（関電工）、に関する調査研究（１）前嶋康正（関東電気保安協会）、－研究背景、直列リアクトル設置状況の分
阿部倫也（日本電機工業会）、
析、高調波抑制への提言－
佐藤公則（パナソニック）、
久保田猛彦（三菱電機）、
小川晨一（ダイキン工業）、
森田 潔（電気設備学会）

平成30年 電気設備学会 全国大会
2018.9○前嶋康正（関東電気保安協会）、渡邉信公（関東職業能力開発大学校）、
梅田 誠（日本設計）、
自家用電気設備における電力品質の実態
小林 浩（技術研究開発部）、に関する調査研究（２）坂本英雄（関電工）、－データベースを用いた高圧受電設備に
阿部倫也（日本電機工業会）、
おける直列リアクトル設置状況の分析－
佐藤公則（パナソニック）、
久保田猛彦（三菱電機）、
小川晨一（ダイキン工業）、
森田 潔（電気設備学会）

平成30年 電気設備学会 全国大会
2018.9○小林 浩（技術研究開発部）、
渡邉信公（関東職業能力開発大学校）、
梅田 誠（日本設計）、
自家用電気設備における電力品質の実態
坂本英雄（関電工）、に関する調査研究（３）前嶋康正（関東電気保安協会）、－設備機器の出荷統計を用いた配電系統
阿部倫也（日本電機工業会）、
高調波の将来予測－佐藤公則（パナソニック）、
久保田猛彦（三菱電機）、
小川晨一（ダイキン工業）、
森田 潔（電気設備学会）

平成30年 電気設備学会 全国大会
2018.9○牧野貴駿、山中三四郎(名城大学)、
青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩(技術研究開発部）

平成30年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
2018.9

STC換算後の短絡電流におけるばらつき ○山田智徳、山中三四郎(名城大学)、の改善に関する検討
青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩(技術研究開発部)

平成30年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
2018.9日射変動時の％電力量補正方法の検討

53

件

名

著者（発表者○）および関係者

セルの遮光面積とホットスポット発生時間に関する研究○上田紘巨、佐藤弘輝、澤田
山中三四郎(名城大学)、
青山泰宏、西戸雄輝、小林賢、

ガラス割れモジュールの発熱に関する検討○澤田 賢、佐藤弘輝、山中三四郎(名城大学)、
青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩(技術研究開発部)

浩(技術研究開発部)

平成30年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
2018.9平成30年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
2018.9磁界計測に基づいた集中巻固定子の短絡〇中村久栄（技術研究開発部）
診断

平成30年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
2018.9

PCSにより出力制限された％電力量の精 ○牧野貴駿、山中三四郎(名城大学)、度向上に関する一考察
青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩(技術研究開発部)

平成30年度 電気学会 電力・エネ
ルギー部門大会
2018.9短絡電流，開放電圧のSTC換算精度に関 ○山田智徳、山中三四郎(名城大学)、する検討
青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩(技術研究開発部)

平成30年度 電気学会 電力・エネ
ルギー部門大会
2018.9

ガラス割れモジュールにおけるクラック ○澤田 賢、佐藤弘輝、山中三四郎(名城大学)、
面積とEL輝度の関係
青山泰宏、西戸雄輝、小林 浩(技術研究開発部)

平成30年度 電気学会 電力・エネ
ルギー部門大会
2018.9単相SCを用いた電圧不平衡抑制手法の実
配電線における検証○藤田 悠、小林 浩（技術研究開発部）、
青木 睦（名古屋工業大学）、
上西宏和（中部電力）

複数需要家に設置された自動力率調整装置の集中制御による配電系統の電力品質 ○藤田
改善手法

悠、小林

浩(技術研究開発部)

旋回式クロスフロー分離技術を用いた切削 ○早津祥秀、小林信介、板谷義紀(岐阜大学)、廃液におけるエマルジョンの機械的分離加藤勇治(技術研究開発部)

54

発表機関・掲載誌

平成30年度 電気学会 電力・エネ
ルギー部門大会
2018.9平成30年 電気学会 電力技術・
電力系統技術合同研究会
2018.9
第29回 廃棄物資源循環学会
研究発表会
2018.9

各種学会・士会への加入奨励について
当社にとって、技術者一人一人が技術力を向上

社内に学会・士会の加入者が増えることは、社させることはいうまでもなく重要であり、その手員の技術への関心を高め、会社全体の技術レベル

段として図1に示すものが挙げられる。このうちの向上につながるほか、お客さまの当社技術力にいくつかは、教育センターにより進められている

対する信頼を高める期待もある。

が、最新の技術情報や技術動向をタイムリーに得るには、各種学会・士会への加入が最も有効な方

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。

法である。このため当社では社員に対し、学会・士会への加入を奨励している。

当社業務に関係が深いと思われる学会・士会は

また、技術士に挑戦する社員にとって、学会を

表1のとおりであるが、業務上の必要に応じてこ通じて得られる各種情報は極めて役に立つと言わの限りではない。自分の業務に関係の深い学会・れている。

士会に是非加入し、技術力の向上に努めていただ

各種学会は、最新技術の解説や施工事例の紹介

きたい。

を、会誌や見学会、講習会といった学会事業により提供している。これらの情報は、各個人が技術力を高めるきっかけとなることに加え、お客さまへ技術的な提案やアドバイスを行う情報源となる。
また各士会も、同様に詳細な技術情報の提供や見学会を行っており、活用が期待できる。

表1

学会・士会

学会、士会名電気設備学会
電気学会
空気調和・衛生工学会
日本建築学会
電子情報通信学会
情報処理学会
照明学会
技術士会
計装士会
建築士会

学会加入奨励については、イントラネットの部
署情報で、「技術研究開発部だより」内の「各種学会･士会の加入奨励について(通知)（H21.2.3
発信文書）」を参照していただくか、技術研究開
発部にお尋ねください。

55

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