特許 5965277 コンデンサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5965277

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】コンデンサ装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/18 20060101AFI20160721BHJP

   H02H 3/08 20060101ALI20160721BHJP

   G05F 1/70 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/18 128

   H02H3/08 S

   G05F1/70 F

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-225062(P2012-225062)

(22)【出願日】2012年10月10日

(65)【公開番号】特開2014-79080(P2014-79080A)

(43)【公開日】2014年5月1日

【審査請求日】2015年7月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】390022460

【氏名又は名称】株式会社指月電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100100044

【弁理士】

【氏名又は名称】秋山 重夫

(74)【代理人】

【識別番号】100084629

【弁理士】

【氏名又は名称】西森 正博

(72)【発明者】

【氏名】田上 和之

【審査官】 永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−０８７６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０９６８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−９８１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１２１１６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｆ１／１２−１／４４

１／４５−７／００

Ｈ０２Ｈ３／０８−３／２５３

Ｈ０２Ｊ３／００−５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電力を出力する電源と接続されるコンデンサ部（１０）と、このコンデンサ部（１０）と直列接続されるリアクトル部（２０）とを備えたコンデンサ装置であって、上記コンデンサ部（１０）は、交流電力の周波数が第１の周波数及び第２の周波数であるときに接続状態とされる共用コンデンサ（１１）と、交流電力の周波数が第１の周波数であるときに接続状態とされ、第２の周波数であるときに非接続状態とされる第１の切換器（４０）を介して共用コンデンサ（１１）に接続され、周波数の切り換えに伴う設備容量の変動分を補填する調整用コンデンサ（１５）とを備え、該コンデンサ装置は、さらに、上記コンデンサ部（１０）又はリアクトル部（２０）に流れる過電流を検出する過電流継電器（３０）を備え、この過電流継電器（３０）は、第１の周波数及び第２の周波数に応じて巻き線（３１）の巻数を切り換えるよう構成されていることを特徴とするコンデンサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、負荷の力率を調整する進相用や高調波を低減するフィルタ用として使用されるコンデンサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

負荷の力率を調整する進相用や高調波を低減するフィルタ用として、電源と負荷との間にコンデンサ装置を設けることは、例えば特許文献１に開示されているように従来から行われている。また、過電流による装置の劣化や損傷を防止するために、過電流を検知する過電流継電器を設けることについても、例えば特許文献２に開示されているように従来から行われている。なお、図２は、上記コンデンサ装置を例示したものであり、図において、Ｃはコンデンサ、ＳＲは直列リアクトル、ＣＴは変流器、ＯＣＲは過電流継電器である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１４５９７６号公報

【特許文献2】特開平７−２５５１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、コンデンサ装置は、周波数の変化に伴って設備容量やリアクタンス値が変化する。従って、例えば６０Ｈｚでの使用を想定して製造されたコンデンサ装置を５０Ｈｚで使用すると、意図していた力率改善効果や高周波低減効果を得ることができない。

【0005】

周波数毎に専用のコンデンサやリアクトルを設けるとともに、周波数に応じて、コンデンサやリアクトルを切り換えることで、意図した通りの効果を得ることも可能ではあるが、この場合、装置の大型化を招くとともに、コスト増にも繋がることから現実的ではない。

【0006】

また、周波数が変わると電流値も変動することから、周波数の切り換えに伴って過電流継電器の設定を調整し直す必要があるが、作業が煩雑であるとともに、調整し忘れることもあり、誤作動や装置の劣化、損傷を招く虞もある。

【0007】

そこで、この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置の大型化やコスト増の抑制を図りながらも、異なる周波数での共用が可能なコンデンサ装置の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明のコンデンサ装置は、交流電力を出力する電源と接続されるコンデンサ部１０と、このコンデンサ部１０と直列接続されるリアクトル部２０とを備えたコンデンサ装置であって、上記コンデンサ部１０は、交流電力の周波数が第１の周波数及び第２の周波数であるときに接続状態とされる共用コンデンサ１１と、交流電力の周波数が第１の周波数であるときに接続状態とされ、第２の周波数であるときに非接続状態とされる第１の切換器４０を介して共用コンデンサ１１に接続され、周波数の切り換えに伴う設備容量（進相容量）の変動分を補填する調整用コンデンサ１５とを備え、該コンデンサ装置は、さらに、上記コンデンサ部１０又はリアクトル部２０に流れる過電流を検出する過電流継電器３０を備え、この過電流継電器３０は、第１の周波数及び第２の周波数に応じて巻き線３１の巻数を切り換えるよう構成されていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

この発明のコンデンサ装置によれば、周波数の切り換えに伴う設備容量の差を補填する調整用コンデンサを備えているため、コンデンサ装置に印加される周波数が第１の周波数から第２の周波数へ、または第２の周波数から第１の周波数へと切り換えられた場合でも、それに応じてコンデンサ部の容量を変えることでリアクタンス値を一定に保つことができる一方、リアクトル部を共用化できる。このため、交流電力の周波数が第１の周波数であるか、第２の周波数であるかに関らず、力率改善効果や高調波低減効果を発揮させることができる。このように、共用コンデンサ及びリアクトル部を常用し、周波数の切り換えに伴う設備容量の差を調整用コンデンサでカバーすることで、周波数毎に専用のコンデンサやリアクトルを設ける必要はなくなり、結果、装置の大型化やコスト増の抑制を図ることができる。

【0010】

また、過電流継電器が、周波数に応じて巻き線の巻数を切り換える構成とされていることで、周波数の切り換えによって電流値が変動したとしても、巻き線によって生じる移動磁界の値を一定に保つことが可能となり、過電流継電器の動作電流値等の設定を調整し直す必要がない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るコンデンサ装置を示す回路図である。

【図2】従来のコンデンサ装置を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、この発明のコンデンサ装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。このコンデンサ装置１は、３相交流電力を出力する電源と負荷との間に接続されることで、力率の改善や高調波の低減を行うものである。具体的には、図１に示すように、電源と接続されるコンデンサ部１０と、このコンデンサ部１０と直列接続されるリアクトル部２０と、コンデンサ部１０やリアクトル部２０に流れる過電流を検出する過電流継電器３０とを備えており、印加される周波数が５０Ｈｚ（第１の周波数）から６０Ｈｚ（第２の周波数）に、または６０Ｈｚから５０Ｈｚに切り換えられた場合であっても、同様の力率改善効果や高調波低減効果を得られるよう構成されたものである。以下、コンデンサ装置１の構成部品について個々に説明していく。

【0013】

コンデンサ部１０は、図１に示すように、共用コンデンサ１１と、調整用コンデンサ１５とから構成されている。

【0014】

共用コンデンサ１１は、図１に示すように、各相毎に設けられたコンデンサ１２をΔ結線するとともに、各々のコンデンサ１２に対して並列に放電抵抗１３を設け、さらに３相のうちの２相にヒューズ１４を介することで構成されている。

【0015】

また、調整用コンデンサ１５においても、図１に示すように、各相毎に設けられたコンデンサ１６をΔ結線するとともに、各々のコンデンサ１６に対して並列に放電抵抗１７を設け、さらに３相のうちの２相にヒューズ１８を介することで構成されている。そして、調整用コンデンサ１５は、第１の切換器４０を介して、共用コンデンサ１１に並列接続されている。

【0016】

なお、調整用コンデンサ１５の容量は、調整用コンデンサ１５が非接続とされた状態における、交流電力の周波数が５０Ｈｚとされたときの装置の設備容量と、交流電力の周波数が６０Ｈｚとされたときの装置の設備容量との間に生じる差（変動分）と等しくされている。具体的には、交流電力の周波数が６０Ｈｚとされたときの装置の設備容量を１とした場合、交流電力の周波数が５０Ｈｚとされたときの装置の設備容量は１／１．２（５０／６０）に減少するため、この差を補填することのできる容量、すなわち、０．２／１．２（１−５０／６０）が５０Ｈｚ時における調整用コンデンサ１５の容量とされている。

【0017】

共用コンデンサ１１と調整用コンデンサ１５との間に介在された第１の切換器４０は、各相にそれぞれ設けられた遮断機４１を連動させることで、３相同時に接続と、非接続とを切り換えできるように構成されている。この第１の切換器４０は、装置外部からの切換信号により、交流電力の周波数が５０Ｈｚであるときに接続状態となり、交流電力の周波数が６０Ｈｚであるときに非接続状態となるように切り換えがなされる。従って、交流電力の周波数が６０Ｈｚであるときには、共用コンデンサ１１のみが機能し、交流電力の周波数が５０Ｈｚであるときには、共用コンデンサ１１に加えて調整用コンデンサ１５が機能することとなり、リアクタンス値を５０Ｈｚであるときと６０Ｈｚであるときとで同じにすることができる。なお、第１の切換器４０の切り換えは、例えば周波数計を別途設け、この周波数計の測定結果に基づいて自動的に入力される切換信号により切り換えがなされることが望ましいが、手動で切り換えを行っても良い。

【0018】

リアクトル部２０は、図１に示すように、電源とコンデンサ部１０との間に介在するようにして設けられている。具体的には、リアクトル部２０は、各相にそれぞれ設けられたリアクトル２１から構成されており、これらリアクトル２１は、各コンデンサ１２、１６とそれぞれ直列接続されている。なお、リアクトル部２０においても、周波数の切り換えによってリアクタンス値が変動することになるが、上述の通り、周波数に応じてコンデンサ部１０の容量が調整されるため、装置のリアクタンス値が維持されるとともに、リアクトル部２０を５０Ｈｚと６０Ｈｚとで共用することができる。

【0019】

このように、上記構成のコンデンサ装置１では、周波数の切り換えに伴う装置の設備容量の変動分を補填する調整用コンデンサ１５を備えているため、コンデンサ装置１に印加される周波数が６０Ｈｚから５０Ｈｚに、または５０Ｈｚから６０Ｈｚに切り換えられた場合でも、装置のリアクタンス値を同じに保つことができる。また、リアクトル部２０を共用することができ、交流電力の周波数が６０Ｈｚのときと、５０Ｈｚのときとで同様の力率改善効果や高調波低減効果を発揮させることができる。また、共用コンデンサ１１やリアクトル部２０を常用し、周波数の切り換えに伴う設備容量の変動分を調整用コンデンサ１５でカバーする構成であることから、周波数毎に専用のコンデンサやリアクトルを設ける必要はなく、装置の大型化やコスト増の抑制を図ることができ、さらに環境負荷の低減をも図ることが可能となる。

【0020】

また、本発明のコンデンサ装置１においては、図１に示すように、リアクトル部２０と電源との間に変流器５０を介して過電流継電器（静止型）３０が設けられている。この過電流継電器３０は、巻き線３１と鉄心３２を貫通させてなる貫通型とされ、変流器５０からの二次電流を巻き線３１に流すことによって、図示しない整流平滑回路及び判定回路を通じて、過電流である旨の信号を発する。そして、過電流信号は、図示しない遮断器を作動させて、電源と装置とを切り離し、過電流による装置の劣化や損傷を防止するのである。

【0021】

ところで、巻き線３１は、図１に示すように、鉄心３２の周りを６回転（６ターン）することで形成されている。また、図において上から５ターン目のところに、最下部の１ターンを迂回するバイパス路３３が形成されている。そして、そのバイパス路３３は、変流器５０と巻き線３１との間に設けられた第２の切換器６０に接続されている。

【0022】

第２の切換器６０は、２個のスイッチ６１を連動させることで、一方の経路を接続状態とした場合に、他方の経路が非接続状態となるといったラップ接点スイッチであって、上記切換信号により、交流電力の周波数が５０Ｈｚであるときには、巻き線３１の巻数が５ターンとなるように、また、交流電力の周波数が６０Ｈｚであるときには、巻き線３１の巻数が６ターンとなるように切り換えられる。なお、この構成は、周波数の切り換えにより生じる電流値の変動に対応するためである。具体的に説明すると、交流電力の周波数が６０Ｈｚであるときの電流値を１とすると、交流電力の周波数が５０Ｈｚであるときの電流値は１．２（６０／５０）となり、その結果、鉄心３２側に流れる電流値も１．２倍となる。そこで、５０Ｈｚ時での巻き線３１の巻数を、６０Ｈｚ時の１／１．２（５０／６０）倍とし、整流平滑回路に流れる電流値を一定に保っているのである。

【0023】

このように構成することで、交流電力の周波数が６０Ｈｚから５０Ｈｚに、または５０Ｈｚから６０Ｈｚに切り換えられたとしても、過電流継電器３０に流れる電流値を一定に保つことができる。そのため、電流値に合わせて変流器５０を交換したり、過電流継電器３０の動作電流値等の設定を調整し直す必要がない。なお、第２の切換器６０の切り換えは、手動での切り換えの他に、調整用コンデンサ１５の切り換えに使用される切換信号により行うことも可能である。この場合、切り換えのし忘れを防止することができ、誤作動や装置の劣化、損傷を抑制することにも繋がる。

【0024】

以上に、この発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施例においては、第１の周波数を５０Ｈｚ、第２の周波数を６０Ｈｚとしていたが、第１の周波数を６０Ｈｚとし、第２の周波数を５０Ｈｚとする、すなわち、６０Ｈｚのときに調整用コンデンサ１５を接続し、５０Ｈｚのときに非接続とする構成としても良い。この場合、共用コンデンサ１１と調整用コンデンサ１５とを直列接続することで、コンデンサ部１０の容量を調整することが可能である。

【0025】

また、上記実施例においては、６０Ｈｚ時の巻き線３１の巻数が６ターンとされ、５０Ｈｚ時の巻き線３１の巻数が５ターンとされていたが、６０Ｈｚ：５０Ｈｚ＝６：５の関係を維持するものであれば、適宜巻数を変更しても良い。さらに、上記実施例では、３相回路であったが、単相回路であっても同様の作用効果を奏する。また、変流器５０の位置は、電源とリアクトル部２０との間に限らず、他の部分でも良く、さらにその個数も適宜変更可能である。また、コンデンサ１２、１６の結線方法としては、Δ結線に限られることはなく、Ｙ結線やＶ結線等、種々の公知なものであって良い。

【符号の説明】

【0026】

１・・コンデンサ装置、１０・・コンデンサ部、１１・・共用コンデンサ、１５・・調整用コンデンサ、２０・・リアクトル部、３０・・過電流継電器、３１・・巻き線、４０・・第１の切換器

【図1】

【図2】