ISSN 0913-4352 関西電力 2003 414号 5 May 最近の新素材の開発動向巻頭言我国のエネルギー政策トピックス消防機器用非常電源機能を持つレドックスフロー電池の実証試験を開始ミニ解説 ■IP NEWS 007 ■数値モデルを用いた原子力施設の大気拡散評価について ■最近の新素材の開発動向 5月号 2003 No.414 CONTENTS ■巻頭言我国のエネルギー政策 ■トピックス消防機器用非常電源機能を持つレドックスフロー電池の実証試験を開始 3 4 ■研究紹介 6 ドロップケーブル用ジョイントケースの開発について 8 有機ハイドライドから水素を抽出するシステムの紹介 10 世界最高レベルの高温耐熱特性を有するニッケル(Ni)基単結晶超合金の開発 12 エネルギー家計簿ソフトの開発 14 新しいPVカーブの計算手法の開発 ■ミニ解説 IP NEWS 007 数値モデルを用いた原子力施設の大気拡散評価について最近の新素材の開発動向 ■設備紹介異常電圧が発生出来、その影響度を評価する装置を設置 ■社内案内第3回総合技術研究所『外部委員による研究評価会』を開催平成15年度優良省エネルギー設備顕彰で（社）日本冷凍空調設備工業連合会会長優秀賞（新設設備部門）受賞建設工学の分野で当社研究所員に博士（学術）の授与 ■アクセスマップ ■見学者数の紹介 16 18 20 22 24 25 26 27 28 巻・頭・言我国のエネルギー政策東京農工大学大学院生物システム応用科学研究科教授柏木孝夫エネルギー政策基本法が成立し、その対応のため総合資源エネルギー調査会に基本計画部会が新設された。本年５月から７月にかけて我国のエネルギー政策のバイブルとも言える提言を行うことになる。筆者は、エネルギー基本法を高く評価している一人である。我国のエネルギー政策の基本は、① 安定供給の確保 ②環境への適合が今後最も重要であり、これらの政策目的を十分考慮しつつ ③市場原理を活用する事としている。上記①の論点は、原子力を中心にどうバランスのとれた21世紀型エネルギーミックスを考えるかであり、天然ガスや自然エネルギーの明確な位置付けが必要となる。②ではCO２問題への対応であり、省エネルギー、新エネルギー政策に加え原子力がこの鍵を握る。京都議定書の発効は炭素制約経済社会の到来を意味し、我国の経済・社会へ及ぼすインパクトは想像を超える程大きい。③のエネルギー市場自由化では、すでに電気事業法の改正が国会へ提出され2004年に500kW以上、2005年に 50kW以上の需要家が、自由化の対象となり、電力取引所も創設されることになる。電力の自由化は我国に合った適正なスピードで進めてゆくことが、重要であるが、自由化による経済活性化の効果も見逃せない。ただし、市場原理だけを、最優先させると高コスト構造の電源は生き残らない。①と②に深く関与する原子力は現状では、コスト競合性を持っているが、バックエンドコストや中間コストを考えると今後競争力を失う可能性が大きく、自由化の中にどう原子力を位置付けるかが最重要の課題であろう。エネルギーシステムはインフラを伴うため急激な変化は不可能である。まず、短中期的にみて、原子力の必要性について国家的視点からの判断を明確に示すことが重要となる。必要とするなら信念を持って進めるべきであり、自由化の中に何らかの規制的措置を講じても、市場に原子力を位置付け、組み込んでゆくことが大切である。例えば、４月から施行されている新エネルギー分野でのRPS法のように、新規の原子力発電に対する利用義務化を課す手法もあり得る。筆者は、原子力を我国のような工業国に不可欠な基幹電源として位置付けるべきであると考えている。仮に原子力をやめるという選択をした場合、京都議定書の発効と共に原子力によるCO２削減対策という選択肢を失う分、安易な議論は慎みたいが、膨大な価格でCO２排出権を買ってこなければならない事態も起こり得る。国際的な排出権取引きで買い手となる国は日本しかないことも肝に銘じておく必要がある。エネルギー基本法に則り、今後の電源構成を考えると大規模集中型あるいは分散型という二者択一の答えは出ない。両者のメリットを取り合った中間点に省エネルギー国家・日本としての解がある。安定供給、環境性、市場原理を考え併せると、ベース電源である原子力の良さ、需要地に近接した分散型の良さを組み合わせるかたちが望ましく、最小の一次エネルギー投入で最大の効果を出すことが可能となる。アメリカ商務省ＮＢＳ（現：ＮＩＳＴ）等を経て現職総合資源エネルギー調査会新エネルギー部会長国連IPCC執筆代表など役職多数専門は、熱工学、エネルギーシステム工学著書に「分散型電源システムの最新動向と将来展望」（エヌ・ティ・エス）「マイクロパワー革命」（ＴＢＳブリタニカ）などトピックス消防機器用非常電源機能を持つレドックスフロー電池の実証試験を開始研究推進グループ 1.負荷平準化により電気使用のピークカットが可能レドックスフロー（ＲＦ ∼ 電池）は、夜間電力で充電し、昼間に放電して使用することで電力使用のピーク充電負荷放電双方向インバータバナジウム硫酸水溶液＋ーセルをカットする電池で、当社は昭和６０年から住友電工 e- V5+ / V4+ 電解液タンクと共同で開発を開始しまし V2+ H+ V3+ 電極計自由度も高い上、瞬時電隔膜（カーボンフェルト）（イオン交換膜）ポンプ放電正極：V5+ ＋e- るといった特長から、お客 V2+ / V3+ 電解液タンク e- V4+ た。クリーンで長寿命、設圧低下補償機能も付加でき V5+ 様ニーズに対応した多機能充電ポンプ放電 V4+ 負極： V2+ V3+＋e- 充電図１．レドックスフロー電池の原理な商品として、すでに数件設置箇所運転開始年月電池規模目的の実績があります。住友電設本社ビル 2000/ 3 100kW×8hr ﾋﾟｰｸｼﾌﾄ機能検証レドックスフロー電池の関電・巽実験センター 2000/ 12 168kW×8hr 低コスト化実証原理と設置状況は図１およほりかっぷ発電所（NEDO プロジェクト） 2001/ 3 170kW×6hr 風力発電の出力平準化ゴルフクラブ 2001/ 3 30kW×8hr ﾋﾟｰｸｼﾌﾄ／太陽光発電と組合せ検証液晶工場 2001/ 4 瞬低防止 3,000kW×1.5sec 瞬低防止／ﾋﾟｰｸｼﾌﾄﾋﾟｰｸｼﾌﾄ1,500kW×1hr 関西学院神戸三田 2001/ 7 500kW×10hr ﾋﾟｰｸｼﾌﾄ南アフリカ／ESKOM 2001/ 9 250kW×2hr ﾋﾟｰｸｼﾌﾄ／瞬低防止イタリア／CESI 2001/ 12 42kW×2hr ﾋﾟｰｸｼﾌﾄ九州電力 2003/ 2 100kW×１hr 瞬低･負荷平準化ビル 2003/ 2 126kW×8hr 負荷平準化鉄道会社 2003/ 3 30kW×１瞬低･負荷平準化び表１の通りです。 2.過負荷運転が可能で非常用電源として使用が可能今回の試験は、ＲＦ電池が定格を超える出力で比較的長時間運転できるという表１．レドックスフロー電池の設置状況特性を活かして、スプリンクラーポンプや排煙ファンといった非常時の消防機器用電源として適用可能なことを実証することを目的に、平成１５年３月にオープンした梅田ＤＴタワー（図２）にＲＦ電池を設置し、実証試験を開始しました。今後、平成１８年３月まで、平時は負荷平準化運転を行い、ビルの使用電力のピークをカットすると共に、３ヶ月に１回程度、非常時を想定した模擬的な停電状態を起こして、消防用電源機能への切替試験、停止状態からの電池システムの起動試験、消防機器の起動試験等を行います（図４）。なお、この実証試験は、住友電気工業株式会社、株式会社竹中工務店との共同研究によるものです。 3.平成14年度までに多くの性能試験を実証済（1）電池基本システム試作、実証負荷平準用基本電池システム建築地：大阪市北区梅田1丁目10番1号建築主：株式会社竹中リアルティ設計・施工：株式会社竹中工務店構造規模： SRC造、RC造、S造、B4F、27F、P2F 延床面積： 47,613.18m2 に非常用電源機能を付加した、消防非常用兼用システムを設計・試作し、負荷平準化性能の確認を行いました。（2）試験用追加仕様および付帯設備試作・実証 a. システム開発負荷平準常用セルに常時電解液を溜める（無停電用セルの機能）構造を検討し、設計・試作しました。 b. 消防非常用電源としての信頼性向上および電池盤設置箇所 B-3 多機能化常用電源が停電したときは自動的に、ＲＦ電池に高速スイッチにより無停電動作が可機械式駐車場機械式駐車場機械式駐車場能な切替、ならびにポンプの定格時間連続運転が可能な構造を検討し、設計・試作・性能確認を行いました。交直変換装置他設置箇所 (特高電気室内) c. 実ビルでの施工方法効率化（図３）梅田ＤＴタワー地下３、４階の限られた電解液タンク設置箇所スペースに設置するため、電池のユニット化 B-4 などの効率的な施工方法の検討を行いました機械式駐車場機械式駐車場機械式駐車場。機械式駐車場（3）巽実験センターでの事前評価回路試作・実証ＤＴタワーでの性能評価試験に先がけ、上記２項bの無停電切替動作の事前評価を行うため、巽実験センターにて、既設の非常図２．梅田ＤＴタワーの概要用システムの電池を組み合わせてＤＴタワー納入予定の制御機器を運転し、制御回路のチェックを行いました。今後は、システムの実証試験による実績により、システムの信頼一般負荷への電力供給による負荷平準化運転 120kW×1時間性・安全性を示していく予定です。 4.消防庁形式取得に向けて現状では、ＲＦ電池を正式に消防機器用非常電源用蓄電池設備として利用いただくには、１箇所設置する毎に消防当局の審査を受け、個別認定をいただくことが必要で防災負荷・保安負荷への電力供給 188kW×30分す。当社と住友電工は、この研究で得られたデータを適宜商品に反映させ、採用実績を増やすことで＊今回の実証試験においては、火災による停電を模擬的に発生させ、負荷平準化運転から消防用電源供給機能への切替試験を行う。将来的には個別認定が不要になる「形式認定」の取得を目指し、ＲＦ電池の商品としての魅力をさらに充実させてまいります。（八木靖幸）図４．消防用電源機能の概要研究紹介研究紹介新しいPVカーブの計算手法の開発電力系統の電圧安定性を検討する手法としてＰＶカーブの算出がありますが、系統の規模や潮流状態によっては数値計算が収束しない場合があるという問題点がありました。本研究においては、電力潮流方程式に電圧解を与えることによって収束性を向上させるアルゴリズムを開発しました。電力システム事業本部系統技術グループ電圧安定性の管理手法として、ＰＶカーブがあるが数値計算が収束しない場合がある電力自由化の進展に伴い電源立地箇所およびタイミングの管理が困難となり、電力系統における潮流の不確定性が高まるものと考えられます。このような状況下では、これまでのように、事前にオフラインで検討した結果をもとに系統運用を行うだけでなく、オンラインで系統の状態を監視することが一層重要になると考えられます。電力系統の状態を表すものの一つとして電圧安定性があり、有効電力（P）と電圧（V）をプロットしたPVカーブと呼ばれる表現方法があります。ところが、PVカーブの計算は、電圧の限界を意味するカーブの突端部分において潮流計算が収束しにくく、これまでにいろいろな検討がされてきました。潮流計算の収束性を向上させる手法を検討することによって課題解決を図るこれまでに、PVカーブを描く方法としては、PVカーブを描くためにカーブの突端部分の計算アルゴリズムを変更するものがありました。本手法では、潮流計算のアルゴリズムそのものの方法を変更することなく、計算の収束性を向上させる工夫をすることで、PVカーブを計算することができます。第１図 PVカーブの算出方法の新旧比較 1 通常の潮流計算においては、有効電力および無効電力を潮流方程式に与えて電圧解を求めます。ところが、第1図に示しますように、２つの解があることや、有効電力の与え方によっては、電圧解が存在しない場合など、数値計算を行う上で取扱いが難しい場合がありました。本手法では、電圧値を方程式に与えることに第2図 WEST30機系統モデルよって、一つの固有の有効電力解を求めることで、収束性を向上させています。従来では困難であった大規模な系統においてもＰＶカーブを算出できる具体的なアルゴリズムは以下の通りです。第3図 PVカーブの計算例１．あるノードに、有効電力0、電圧をある値としたダミーの発電機を接続。２．潮流計算結果、ダミー発電機の無効電力出力が0となるように潮流を調整する。潮流調整の方法としては系統全体の需要を変化させたり、融通潮流を変化させるなど、検討目的に応じた方法をとります。このときの系統状態が、ある指第4図 PVカーブによるコンデンサの効果の確認定した電圧に対する有効電力解求めたことなります。電気学会標準モデルWEST30機モデル（第2図）を用いて計算した結果を第3図に示します。系統の負荷が増加すると、電圧安定性が低下する様子が確認できます。また、本手法を用いることで、国における実系統規模に相当する、60,000母線系統でのPVカーブの計算もできることを確認しました。本手法によりＰＶカーブを用いた電圧対策設備の検討等が可能本手法によって、電力用コンデンサなどの電圧対策設備の検討にPVカーブを利用することが可能となります。また、PVカーブの突端までを電圧安定性からみた系統運用上のマージンとして利用することも可能です。さらに、PVカーブを用いると、電圧安定性を視覚的執筆者に表現できるようになるため、電圧対策の効果が理解しやすくなります。第4図に電圧安定性に対する電力用コンデンサの効果を計算した例を示します。電力用コンデンサによってPVカーブが右上に推移しています。これは、電圧安定性が向上したことを示しています。今後は、本手法を用いて、海外における系統計画や電源計画のコンサルティングにも利用していきたいと考えています。執筆者：小山泰史電力システム事業本部系統技術グループ主な業務：系統解析に従事連絡先社用：92-3525 PＨＳ：070-5788-0937 研究紹介ドロップケーブル用ジョイントケースの開発についてインターネットの高速化要請に応える光ファイバーの普及が進みつつあります、それに欠かせない製品としてドロップケーブル用ジョイントケースを開発しました。お客さま本部マルチサービースネットワークグループ室ＦＴＴＨの普及増に応え宅内作業の減少を可能とした近年、インターネットサービスを中心とした家庭とのインタラクティブなやりとりを可能にする通信手段として、各家庭宅内まで光ファイバケーブルを引き込むＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスが急速に普及してきています。このＦＴＴＨにおけるラストアクセス手段としては、ドロップクロージャから、光ケーブルよりも細く作業性の良いドロップケーブルを引き出し、これをお客さまの宅内へと引き込んでいます。しかし、このドロップケーブルが、電柱移設等によりケーブル長が不足した場合や、小動物の噛み付き等によりケーブル断線した場合などにおいては、ドロップケーブル部分を全て張り替える、または、お客さま宅内に成端箱（光ケーブル屋外接続箱）を取り付けることで、ドロップケーブル相互を接続することにより対応していました。今回は、ドロップケーブル張り替えに伴うお客さま宅内作業回数を減少させることを目指し、ドロップケーブル相互を電柱上や屋外で直接接続するための簡易な接続箱（以下ドロップケーブル用ジョイントケース）を開発しましたので、以下に概要を説明します。開発品の要求品質の検討と試験ドロップケーブル用ジョイントケースの開発にあたっては、既述のような問題点を解決するため、以下の項目を開発コンセプトとしました。第１図ＦＴＴＨサービス形態と主要資材＜ドロップケーブル＞ 2mm 支持線 5mm 1 2 光ファイバ素線テンションメンバ＜ドロップクロージャ＞光ケーブルドロップケーブルドロップクロージャ宅内引込み用のドロップケーブルを引き出すためのクロージャ（光心線収容箱）電柱宅内機器 2 ・小型、軽量であること・耐候性、防水性を持っていること・電柱上や家屋壁面への取付が可能である。さらに取付作業性、接続作業性が良いこと・接続余長が確保できるとともに伝送品質に影響を与えないこと・安価であること形状については、接続作業性や接続余長確保の必要性から、ボックス型を採用しました。試作品について、防水試験、挿入したドロップケーブルの機械特性試験、内部の芯線収容状況、取付作業性などを評価し、改良を重ねました。［特長］今回開発したドロップケーブル用ジョイントケースについては、・寸法107mm×119mm×10mmと小型である・総重量76gと軽量である・環境特性に優れている（ＡＢＳ樹脂を使用）・JIS-C-0920保護等級3級以上の防水性がある研究開発概要開発したドロップケーブル用ジョイントケースについて、実フィールド試験を実施したところ、作業時間は、心線接続も含め約２０分程度と作業性も良好であることが確認できました。電柱支障移設によるドロップケーブル長不足時【開発前】ドロップケーブル張り替え【開発後】不足区間の延長吊線ドロップケーブル電柱光ケーブルドロップケーブル（既設）ドロップケーブル（新設）ドロップクロージャ宅内機器ジョイントケース第3図開発品の適用例ドロップケーブル用ジョイントケース第2図開発品の取付例・電柱上および家屋壁面への取り付けができる執筆者・光心線の曲げ半径30mm以上が確保できる・安価であるといった仕様に仕上げることができました。これは、当初掲げていた開発コンセプトを十分に満足するものになりました。本研究で開発されたドロップケーブル用ジョイントケースについては、ケイ・オプティコムの「ｅｏホームファイバー」サービスにも使われており、以下のように、ドロップケーブル張り替えやお客さま宅内作業の軽減に役立つものと考えています。執筆者：桑下敬康お客さま本部マルチサービースネットワークグループ主な業務：伝送路工法・資機材開発に従事連絡先社用：92-3942 PＨＳ：070-5788-0026 ■研究に携わった人林宏厚神戸支店お客さま室配電工事所研究紹介「有機ハイドライドから水素を抽出するシステムの紹介」水素は、21世紀を担う新しいクリーンエネルギーとして期待されています。水素輸送として有機ハイドライドを利用した水素貯蔵システムは、可逆的な化学反応を利用して水素を貯蔵する新しい技術です。その概要と要素技術について紹介します。発電設備研究室（火力・原子力）水素エネルギー社会の実現に向けてのインフラ整備課題今世紀の半ばには水素エネルギーが石油にとって代わるものとして考えられています。そこで２１世紀は、水素エネルギーの世紀とも言われています。水素エネルギーを燃料とするエンジンやガスタービン、燃料電池等の多くの研究が進めらており、近年著しく性能向上した固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）を搭載した電気自動車が販売され、水素エネルギー時代がより実現的なものになってきています。ＰＥＦＣは、燃料の水素と空気中の酸素から電気、熱、水を生成します（水の電気分解の逆です）ので、燃焼に伴う排ガスが生じないクリーンなエネルギーです。しかし、水素は気体でありかさばるという欠点がありますので、水素をコンパクトに貯蔵し運搬するには、圧縮、液化、水素吸蔵合金への貯蔵等の方法を考えなれけばなりません。しかし、これらの方法は容器がかさむという不具合が生じます。そこで、本研究は、効率の良い輸送として、有機ハイライドを利用した水素貯蔵方法の要 450 5 kg 水素タンク体積︵ r ︶ 400 350 300 コンパクト圧縮水素タンク 250 水素吸蔵合金タンク 200 液体水素タンク 150 有機ハイドライドタンク 100 50 0 軽量 100 200 300 400 500 600 5kg水素タンク質量（kg）素技術開発について取り組みましたので、その概要について紹介し第1図 5kg水素の質量、体積密度ます。水素の液相化輸送として有機ハイドライド利用システムに着目有機ハイドライド利用システムは、下式のとおりメタンを起源とした化学反応を利用して水素を製造、貯蔵、輸送、供給する方法で、水素製造・水素化・水素取り出しの３つの反応を利用したものです。［水素製造化学反応］１０ＣＨ４→Ｃ１０Ｈ８＋１６Ｈ２［水素化化学反応］Ｃ１０Ｈ８＋５Ｈ２→Ｃ１０Ｈ１８［水素取り出し化学反応］ 3 Ｃ１０Ｈ１８ →Ｃ１０Ｈ８＋５Ｈ２＊ＣＨ４：メタン気化器Ｃ１０Ｈ８：ナフタレンヒーター1 Ｃ１０Ｈ１８：デカリン P Ｈ２：水素 TC 温度調節器定量送液ポンプ例えば、海外の天然ガス田で水素製造、水素化設備により天然ガスをデカリン(液相炭化水素)とし、水素分離膜デカリン排気 e 空気脱水素触媒有機ハイドライドタンクこれを効率的に輸送してヒーター2 H2 O2 燃料電池 TC 温度調節器国内で水素を取り出し利用する。取り出し後のナ H＋水素流量計排気背圧弁気液分離器フタレンはリサイクル材として再び海外天然ガスナフタレン田まで輸送し、水素化に利用することが考えられ第2図構造図ます。水素化されたデカリンの特徴として、常温では液体であるため取扱いが容易であるとともに質量、体積とも第１図のとおりコンパクトになりかさばりません。又、水素化化学反応と水素取り出し化学反応を、繰り返しますのでナフタレンは何度もリサイクル出来ることから、化学反応でのＣＯ２排出量も極めて少なくなります。ハイドライド利用システムでの効果的な水素取り出し技術水素取り出し化学反応は、有機ハイドライドであるデカリンを加熱して水素とナフタレンに分解して、ガス状の水素、ナフタレンを分離する技術です。デカリンを加熱分解するには、化学反応を促進する白金触媒を用いますが、白金は高価であるため、白金と他の安価な金属を混合したバイメタリック触媒とした、最適な反応条件の検討を行っています。現時点では、白金とロジウムの組合せおよび白金担持量（wt%）を少なくして効果的に白金を分散した構造を採用しています。また反応温度別評価では、デカリンと、触媒温度を300 ℃から350℃に加熱すると良好な結果が得られることを確認しています。一方、水素分離膜は、パラジウムを用いると高純度の水素が得られるものの、パラジウムも白金と同じく高価な材料です。従って、パラジウムに代わる新たな材料を選定するため調写真1 外観執筆者査研究中です。水素取り出し装置プロトタイプ機有機ハイドライドから水素を取り出す装置を試作しました。（写真１）水素取り出し装置プロトタイプ概要装置の能力水素取り出し量：４５０ｍr/分水素取り出し要素技術開発を進（ＰＥＦＣ出力３０Ｗ相当）めるとともに、燃料電池を接続し水素純度：９９．９９９９９今後の取組た開発装置を製作する予定です。執筆者：大山眞一電力技術研究所発電設備研究室（火力・原子力）主な業務：新燃料技術の開発に従事連絡先社用：97-6466 PＨＳ：070-5770-7374 研究紹介世界最高レベルの高温耐熱特性を有するニッケル(Ni)基単結晶超合金の開発総合技術研究所材料技術研究室は、名古屋大学大学院工学研究科森永研究室、株式会社日立製作所日立研究所と共同で、世界最高レベルの超高温に耐えるガスタービン羽根用Ni基単結晶超合金の開発に成功しました。材料技術研究室 4μm 2μm ガンマー相の中にきれいに整ったガンマープライム相が見える第１図本研究のＮｉ基超合金により鋳造したＧＴ（H−25）動翼の写真第２図本単結晶超合金のミクロ組織地球環境問題と電力自由化が迫るこれからの電気事業に必要な発電コストの低減のためにこれからの火力発電は、発電効率をより高めていくことがますます必要となっています。現在の材料技術では、発電用ガスタービン羽根は最高で1400℃程度のガス温度にしか耐えることができず電力用では、主に1300℃級のガスタービンが普及しています。熱効率は、燃焼温度の上昇により高く出来るので、平成９年７月から材料技術研究室では名古屋大学、日立製作所日立研究所と共同で1500℃以上の高温に耐えるガスタービン羽根を開発するための材料研究に取り組みました。開発に当たっては名古屋大学森永正彦教授、村田純教助教授が提唱する分子軌道理論を適用し、各種合金元素の個性を表す電子パラメータを用いて、最適な合金組成を決定しました。今回開発しましたNi基単結晶超合金をタービン羽根に使用しますと燃焼温度1540℃でのガスタービン発電が可能になります。これにより発電効率（高位発熱量基準）を当社最高の 49 ％から 55 ％にまで引き上げることが可能になり、１ユニット（60万kw）あたりの発電コストを燃料費ベースで約11％程度、金額に直すと年間で10億円程度低減できるようになります。またCO２排出量で見ましても、従来型に比べて約11％、年間10万トン程度の削減ができることになります。＜新材料の概要＞開発したＮｉ基単結晶超合金の特徴 ① 組成 4 第３図コンバインドガスタービン概念図第４図日立発電用ガスタービン（Ｈ−２５型）従来機実績に基づく設計予測値ニッケルをベースにコステン、アルミ、チタン、フニウムなどの合金元素により構成されたNi基単結晶超合金です。 60 発電端熱効果（％）タンタル、レニウム、ハ：低位発熱量基準：高位発熱量基準 58.4％※ 60％品川1号系列 54.2％※ 55 55.3％※ 富津 50 52.8％※ 48.4％※ 49.0％※ 50.0％※ 43.8％※ 横浜7・8号系列千葉１・２号系列姫路第一6号系列 1100° C級 1300° C級 45 ② 高温耐熱特性タービン入り口ガス温 GE F7H 60.8％（計画）（予測値） 65 バルト、クロム、タング 55％ 54％（予測値）川崎1・2号系列開発品 40 1450° C級 1500° C級 1540° C級度1540℃級の過酷な燃焼 ※従来機実績：日本ガスタービン学会誌（vol.25、No.97（1997）：P47 ガスに対しても、使用可第5図開発単結晶材を適用した場合の発電端熱効率能な高い高温引張強度と安定したクリープ強度、優れた高温耐食性、耐酸化性を有し、国内、欧州、米国などで開発中の材料よりバランスの良い優れた高温特性を有しています。 ③鋳造性開発した合金で日立Ｈ25ガスタービン（2 6 , 9 0 0 kw天然ガス燃料）の第一段動翼（全長170mm）の実機モデル単結晶翼を試作し、単結晶化が可能である事を確認しております。国内外の他の研究機関による最新合金との比較今回開発した単結晶合金は、既にジェットエンジン動翼として実用化されている第２世代単結晶合金CMSX4より20℃以上の高い温度で使用できる強度があり、更に耐食性、耐酸化性、及び高温組織安定性に優れていることから、ガスタービンの空冷動翼としての使用が期待できます。一方、1000℃以上の高温強度に優れた、第３世代単結晶合金と呼ばれる幾つかの新しい合金も開発されていますが、これらの合金は1000℃以上の高温では耐酸化性が悪くなり、また合金によっては有害な針状結晶相が出て強度が低下するなどの問題があると聞いております。今後の研究計画今回開発した合金については将来の新規電源となる火力発電所のガスタービンへの採用も視野に入れ、発電用高効率ＧＴ動翼として必要な特性を備えた合金を完成するために、①動翼として実用性能に関する各種特性試験の実施。②鋳造プロセスの最適化を中心として更に研究を進める予定です。また、本合金はジェットエンジン用ター執筆者ビン羽根にも使用できることから、将来的にはマスターインゴットとしての販売にも取り組んで行きたいと考えています。この研究から感じたこと電力の材料研究では経年劣化評価研究が主体と考えられていますが、このような材料開発研究も平行して行うことによってさらに材料の本質が理解できるものと確信を深めました。執筆者：橋詰良吉材料技術研究室主な業務：耐熱材料の開発研究連絡先社用：97-6542 PＨＳ：070-5770-5715 研究紹介エネルギー家計簿ソフトの開発今後家庭内に、ホームネットワークが入ってくることが予想されています。本研究では、ホームネットワーク技術を使い、家電機器の制御や使用電力量の確認ができるアプリケーションを開発・評価しました。商品評価研究室エネルギー家計簿 2.4Ｇ無線LAN パソコンディスプレイテレビ電力量収集ソフトＧＷソフトエアコン制御情報 GW ＥＣＨＯＮＥＴ方式電灯線搬送消費電力等冷蔵庫電子レンジ PLC インピーダンスアッパー第１図エネルギー家計簿ソフトの構成例家電機器の制御や使用電力量確認ができる一般住宅へのインターネット導入が進んでいますが、今後はインターネットに加え、ホームネットワークが普及していくものと予想されています。ホームネットワークとは、家電機器の制御、使用状況の確認や住宅のセキュリティ確保などを、遠隔操作などを自動的に行うことができる住宅内の情報通信網のことです。本研究では、ホームネットワークの通信技術として注目されているエコーネット（注）規格を利用して家電機器の制御や使用電力量の測定結果を家庭内で確認できるアプリケーション「エネルギー家計簿ソフト」を開発し評価しました。データ収集用センサーや制御用配線が不要家電機器の消費電力は、電力センサー内臓の通信用モジュール（ＰＬＣ）によりデータ化された情報が、屋内配線を通じてゲートウェイ（ＧＷ）へ送られます。したがって、住宅内に情報通信用の配線を施設する必要がなく、ＰＬＣやＧＷをコンセントに差し込むだけでネットワーク化ができます。住宅システム化としては比較的簡単に工事が可能です。（注）：エコーネット（ECHONET）安心・快適・便利を提供することを目標としている日本で作っているホームネットワーク規格 5 家電機器の使用状況や使用電力量がすぐに分かり、制御も可能家電機器が動いているかどうかの確認や今まで使った使用電力量を汎用のパソコンで記録することができます。使用電力量のグラフ表示は第２図の例で示すとおりです。さらに、１ヶ月間の目標電力量を設定することにより、実際の使用量との比較を第２図使用電力量グラフ表示例行うこともでき、その結果、エネルギー消費量の管理を行うことが可能となります。パソコンからの入力で家電機器の制御をすることができ、エアコンを例にとるとオン・オフ制御、設定温度の変更やタイマー運転などを選択することができます。システムの試験を実施「エネルギー家計簿ソフト」の機能等の動作検証を行った内容は以下の通りです。（1）家電機器との通信写真１ＧＷ・エネルギー家計簿に家電機器を登録すること・家電機器との通信状況が表示されること（2）家電機器の使用状況・家電機器の使用電力量の取得・使用電力量のグラフ表示（3）家電機器の制御（エアコンを使用した機器制御）・動作モード（冷房・暖房等）の設定・設定温度の設定・オン・オフ制御・タイマー設定写真２ＰＬＣエネルギー家計簿ソフトの機能を確認実際の住宅に取りつけて検証試験を行いました。現在、通信機能を内蔵した家電機器がほとんどないため、代わりに電力測定センサーと制御機能を内蔵した通信モジュール（写真２ＰＬＣ）を取りつけて試験を行いました。家電用機器にはインバータ使用機器があり、それらからノイズが屋内配線に入ることなど家電機器の中には電力線搬送通信が行いにくい例があるため、場合によってはノイズ等を防ぐフィルタ（第１図のインピーダンスアッパー）を取りつける対応をして試験を実施しました。また、制御機能を確認するため、市販のエアコンをエコーネットで動作するように改造して試験を行いました。その結果、（1）家電機器との通信状況が表示されることを確認し執筆者ました（2）使用電力量を取得し、グラフ表示できることを確認しました。（3）機器制御機能ついてエアコンを使って試験し、オン・オフ制御、運転モード及び温度設定変更、タイマー起動及びタイマー停止ができることを確認しました。今後の取組当社ではホームネットワークに必要なゲートウェイ（第１図のＧＷ）の研究を別途行っており、本研究の成果を含め、実用化に向けて推進していくことになっております。執筆者：松岡武彦総合技術研究所エネルギー利用技術研究所商品評価研究室主な業務：ホームエネルギー調査に従事連絡先社用：97-6615 PＨＳ：070-5786-7421 ■研究に携わった人氏名：田中宏所属：（株）ケイ･オプティコム出向ミニ解説ミニ解説研究開発室研究開発グループ医療技術に特許 −再生医療技術に限定した暫定対策へ特許法より 4月2日に、産業構造審議会−知的財産政策部会−特許制度小委員会−医療行為ＷＧの第４回会合が開かれ、再生医療技術に限って特許を認める暫定的な対策が合意されました。この医療行為ＷＧでは昨年10月から、医療行為関連発明に特許を与えるかどうかの議論が重ねられてきましたが、議論が尽くされていないことから本格的な特許法の改正は困難だと判断し、当面、審査基準を改訂して様子を見ることにしたものです。そもそも特許法では、「産業上利用することができる発明」だけに特許が与えられることになっていますが、医療行為に関しては、法律ではなく特許庁の審査基準により、特許対象から除外されていました。これには、①研究開発が企業ではなく大学や病院によって行われるためインセンティブ付与のニーズが少ないという研究開発政策的理由と、②緊急の患者の治療にあたって医師が特許権者の許特許・実用新案審査基準より ○人間を手術、治療、又は診断する方法は、産業上利用できる発明に該当しない。・医療機器、医薬自体は、物であり、特許対象である。人間を手術する方法 ① ・外科手術方法，採血方法，美容整形手術方法，手術のための麻酔方法など ② 人間を治療する方法・投薬方法，注射方法，物理療法の方法，義手を取り付ける方法，リハビリ方法，看護処置方法，風邪の予防方法，マッサージ方法など・人間から採取したものを、同一人に治療のために戻すことを前提にして処理する方法（例：血液透析方法） ③ 人間を診断する方法・Ｘ線による人体の内部器官の状態の測定方法など・治療目的以外で人体を測定する方法は特許対象である。（例：服の仕立てのために体格を測定する方法）諾を求めなければならないと患者を危険に陥れるおそれがあるという人道的理由の、二つの大きな理由がありました。過去には医薬品ですら特許権の対象から除外されていましたが、1975年の特許法改正で特許権の対象にされ、その際に、薬剤師の調剤行為に特許権の効力が及ばないように第69条第３項が新設されました。現在、医薬品や医療機器は、市場の大きさと個別特許の支配力により、最も厳しい特許競争の舞台になっています。この医療行為ＷＧでの議論は、日本が欧米に比べて先端医療技術に遅れをとっているのは日本で特許がとれないせいだという、研究者やベンチャー企業の指摘がきっかけでした。それを受けて、知的財産戦略大綱をはじめとする政府関係各フォーラムでも、見直しが要請されてい 1 ます。ちなみに、日米欧の三極での取り扱いは、次のようになっています。医療関係技術全体の中でも、特に産業競争力の観点から喫緊の特許付与ニーズがある再生医療技術は、病気やけがで失医療関係特許の取扱いの三極比較日本欧州 ○ ○ 医薬品 ○ ○ 医療機器医療行為手術,治療, 診断方法 × 細胞の培養方法 × × 米国 ○ ○ ○ 医師の医療行為は侵害としない（バイオテクノロジー特許を除く） ○ ○ った臓器や組織を取り戻すために、患者医師以外ができるの体から細胞を取り出し、それを培養して、同じ患者の体に移植するというものです。特許庁の審査基準では、人間から ② 細胞を培養採取したものを同一人に治療のために戻すことを前提にして処理する方法は、特許対象から除かれていたので、医師が病院で行うのではなく工業的に医師以外が ①人体から細胞を採取 ③培養した細胞を人体に移植行う細胞の培養も、特許対象にはなっていませんでした。このＷＧの議論の過程では、再生医療技術を含む医療技術全体に特許を与えるものの医師が行う行為または医療行為には特許権が及ばないようにするという「川下規制」案が、有力でした。しかし、日本医師会の委員から、特許がその医療方法に安全性を担保したかのように受け取られる懸念があるという意外な反対意見が出され、その他にも、川下規制で特許権が及ばない範囲を定義するのが困難ではないかなどの議論が百出し、結局、医療行為全体について合意目標期限である2002年度内には結論は得られませんでした。そこで、暫定的な対策として、審査基準において、「人間に由来するものを原料又は材料として医薬品又は医療機器（例：培養皮膚シート、人工骨）を製造する方法」については、同一人に治療のために戻すことを前提とするものであっても特許付与の対象とすることが、合意されました。この合意案は特許庁ホームページで公表されてパブリックコメントが募集され、上位委員会に報告されます。その後、特許庁は、この夏にも審査基準を改訂して、この分野の審査を開始するようです。知的財産戦略本部が第一回会合イラク戦争開戦前夜の３月19日夕刻に、首相官邸において知的財産戦略本部の第一回会合が開かれ、前身の知的財産戦略会議が決定した知的財産戦略大綱を実行するための「知的財産推進計画」を７月を目途にとりまとめることが決定されました。本部長の小泉総理は、「私は、施政方針演説で知的財産立国を目指すことを約束しました。日本経済再生のため、知的財産推進計画は、従来の制度にとらわれない世界一を目指した内容のものとし、３年間に集中的な改革を進めることにしたいと思本部長の小泉総理, 平沼経済産業大臣（左）, 福田内閣官房長官（右, 司会） ※<http://www.kantei.go.jp/>よりいます。」と述べました。知的財産戦略本部は、小泉本部長以下、全閣僚と10名の有識者の計28名から構成されています。事務局スタッフは25人の産官学混成部隊のようで、事務局長には、元特許庁長官で国家知財戦略の主導者である荒井寿光（あらい・ひさみつ）氏が就任しました。荒井氏は、1966年通産省入省で資源エネルギー庁公益事業部長も経験していて、東京大学の中山信弘教授と ○角川書店の角川会長：コンテンツ産業の興隆が日本というブランドの向上に並ぶ知財界の有名人です。 ○久保利弁護士：「権利のための闘争」に金を惜しまず弁護士の養成を第一回会合では、有識者からの注文が ○三菱電機の野間口社長：産学連携，国際標準化，模倣品相次ぎましたが、主なものを紹介します。対策の強化を進めて欲しい（広瀬道雄）ミニ解説数値モデルを用いた原子力施設の大気拡散評価について原子力施設を対象とした大気拡散数値モデル ―建屋影響予測手法― 原子力事業本部プラント技術グループ 1．はじめに現在、原子力施設においては、原子風力発電所から放出される放射性ガスの大気拡散予測に施設構内の建屋や周辺煙源立方体建屋の地形がおよぼす影響が無視できない場合、それらの影響を把握するための第１図想定した平地と建屋のイメージ風洞実験が行われています。この風洞実験は、個々の原子力地点を対象に地形・建屋の模型を製作し、複数の煙源を対象とする場合等もあるため、必要な実験時間や経費も多大となる傾向があります。一方、最近の計算機性能の向上、数値計算手法の発展にともない、いろいろな分野で大気拡散評価のモデルとして数値シミュレーションモデルが適用されています。その中の一つとして、火力発電所の環境影響評価に数値シミュレーションを用いることができるようになりました。しかし、原子力施設は、火力発電所と同じ数値シミュレーションを適用することができません。それは、火力発電所と異なり、原子力発電所は排ガス放出高さが低く地表に近いため、敷地境界内に存在する建屋の影響を無視することができないからです。そのため、原子力施設の建屋影響を考慮した数値シミュレーションモデルの開発を進めることが必要となり、大気拡散評価の分野の中で、原子力施設の建屋影響を考慮できる数値シミュレーションモデルの研究がなされています。ここでは、その研究の成果、今後の展望について紹介します。 2．研究の内容平地上にビルのような建屋が存在するとして（第１図参照）、建屋周辺の気流・拡散の計算を行いました。さらに、現行手法である風洞実験結果との比較により、数値シミュレーションの予測精度を確認しました。 3．研究の成果、結論この研究で得られた主な成果は、次の（１）∼ （３）です。（１）原子力施設における排ガスの大気拡散予測には、地形影響と建屋影響とを複合して考慮する必要があります。そこで、将来の適用を踏まえ、地形影響の予測と共用できる座標系におできる数値シミュレーションモデルを構築しました。これまで、地形影響を考慮する際に用いられる座標系では困難であった建屋影響は、地表面上地表面からの距離 Z（m）いて、建屋影響の予測が 80 地形影響を考慮する際の座標系中に存在する建屋 0 0 風下距離 X（m） 240（m）第2図地形を対象とした座標系における建屋（計算格子の例） 2 にある計算格子にて建屋を表現し、建屋に接する計算格子上において、気流速度や気流乱れの効果を表すことで計算が可能となりました。（第２図）（２）現在の大気拡散評価手法である風洞実験では、平地における拡散との相対比較に基づき排ガス拡散に及ぼす建屋・地形影響を把握しています。今後、数値シミュレーションでも同様な方法で建屋・地形影響を把握することも想定されるため、また、構築した数値シミュレーションモデルの予測精度を確認するため、平地を対象に数値計算を行いました。その結果、風洞実験で定められている気流・拡散条件を再現できました。（第3.1図、第3.2図）（３）平地に建屋が存在する場に数値シミュレーションモデルを適用し、建屋周辺で気流乱れが増加すること、建屋背後に流れの循環域が形成されること、排ガスが建屋を回り込むことなど、風洞実験結果をほぼ再現できました。（第4.1図、第4.2図） 4．研究の特徴この研究の特徴は、前項の研究の成果（１）でも記しました地形影響を考慮する際に用いられる座標系で記述された気流モデルに建屋を組み込むことを試みた点です。具体的には、地形条件に適用されてきた座標系に基づき計算格子を作成し、その後、地表面付近に存在する数個の計算格子を建屋として取り扱うようにしました。この手法は扱いが簡単で実用的なものになるものと考えられます。 5．今後の取り組み等この研究では、構築した数値シミュレーションモデルを用いて建屋周辺の気流および拡散状況を計算し、風洞実験との比較をとおしてその予測精度を確認しています。今後は、建屋影響と地形影響を複合した場において数値シミュレーションモデルの予測精度の確認を行う必要があります。将来の展望としては、火力発電所と同様に原子力施設においても数値シミュレーションが現行の評価手法である風洞実験と置き換わるようになり、大気拡散予測評価費用の削減、期間の短縮が図れるものと考えられます。（安田智美）ミニ解説最近の新素材の開発動向材料技術研究室 1．はじめに水素吸蔵合金、形状記憶合金、イン 300 体積エネルギー密度（Wh/L）テリジェント材料などの新素材について情報収集を行ってきたので、その結果を紹介します。 2. 水素吸蔵合金水素吸蔵合金とは、水素の吸放出を可逆的に繰り返し使用できる材料のことです。水素吸蔵合金は、ニッケル-水素二次ニッケル水素電池 200 ニカド電池 100 鉛畜電池 0 電池の負極材として実用化され、市場 Li-ion電池 0 50 100 重量エネルギー密度（Wh/kg）に多く出回っています。しかし、第１第１図二次電池エネルギー密度図１）に示すようにエネルギー密度はライバルのリチウムイオン二次電池よりも劣っているため、更なる高密度化が望まれています。高密度化のため、水素吸蔵合金の水素吸放出量を増加させる研究が行われていますが、現状ではTi-V-Cr系固溶体の水素吸蔵量2.6％が最大です。またWE-NET(World Energy NETwork)計画においても、水素吸蔵量5.5％を目標としているが達成は困難と考えられています。いま話題の燃料電池自動車の水素貯蔵方式として、液体水素、高圧ボンベ、水素吸蔵合金が候補としてあげられていますが、第２図２）に示すように水素吸蔵合金は他の方式に比べ重量エネルギー密度が劣っており、最近市販された燃料電池自動車は、高圧ボンベ方式が採用されています。水素吸蔵合金の水素貯蔵量増加の研究は多く行われていますが、頭打ちの感があります。それ故、カーボンナノチューブ、ケミカルハイドライドなどの金属以外の新しい水素貯蔵材料が注目を浴びています。 3. 形状記憶合金形状記憶合金とは、変形を加えてもある温度以上に加熱すれ 6767Wh/kg Wh/L Wh/kg 200 ば、元の形状に戻る合金のこと重量エネルギー密度です。 1980年代にブラジャーのワイ 1000 ヤや眼鏡のフレーム等に実用化体積エネルギー密度密度体積されました。第１表３）に形状記憶合金の商品化の動向を示します。 0 高圧容器（Necar2）液体水素タンク水素吸蔵合金タンク（Mazda）第2図車載水素貯蔵方法のエネルギー密度比較 3 初期の段階では、形状記憶機能を用いた商品化が行われていましたが、最近では形状記憶合金のもう一つの機能である超弾性機能を用いた商品化が行われています。携帯電話のアンテナがその代表例であります。形状記憶合金は1980年代のようにブーム的に用いられることは無写真1 2方向形状記憶効果試験結果（時効前）くなりましたが、医療用などで着拘束処理条件：200° C、1h 曲げひずみ：0.8％ Cu-10.92A1-1.51Ni-5.16Mn-1.01Ti 実に応用されています。年分野 ’ 81 ’ 82 ’ 83 ’ 84 ’ 85 ’ 86 家電フォグランプ自動車生活関連オモチャ乾燥庫火災報知器ハウス換気口建築エネルギー産業機器 ’ 88 ’ 89 ’ 90 ’ 91 ’ 92 ’ 93 ’ 94 ’ 95 ’ 96 ’ 97 ’ 98 アンテナヘッドホンラジエータバルブ蒸気トラップフアンクラッチエンジンガラ音防止釣糸シャワーバブルメガネフレーム軒下換気口床下換気口浄水器混合水栓カメラシャッター岩盤亀裂センサー岩石破戒器ヒートエンジンパイプ継手ファスナーコネクターロボットマイクロマシンブラジャーコルセット肩パットブラスレットガイドワイヤマイクロシリンジバスケット鉗子コルセット人工歯根カテーテル衣料品医療 ’ 87 電子レンジコーヒーメーカー炊飯器エアコン VTRカバーウォシュレットゆで卵アーチワイヤ胆管ステント血管ステント超弾性利用第１表形状記憶合金商品化表よりインテリジェント化へ研究分野研究内容情報ソフトウェアシステム（物性（機能基礎研究原子操作技術、微細加工技術、マイクロマシーン、微視的位置制御、ニューラルネットワーク生体材料蛋白質の情報伝逢、蛋白質工学、生体超分子自己組織、生体膜、骨の自己修復医薬ドラッグデリバリーシステム高分子材料分子デバイス、非線形光学材料、光双安定材料、ケモメカニカル材料、LB膜セラミックス機械・全属構造物第３図よりインテリジェント材料の概念粒界機能制御センサ材料、圧電材料、自已修復材料自已診断材料、自已修復材料。インテリジェントスキンスマートマテリアル・ストラクチャー第2表インテリジェント材料研究の取り組み 4. インテリジェント材料インテリジェント材料の概念は、第３図４）に示すとおりであり、一口で言えば、自らが検知し（センサ機能）、自らが判断し自らが結論を出して（プロセッサ機能）、自らが指令したり行動を起こす機能（エフェクタまたはアクチュエータ機能）を併せ持つ材料と言われています５）。現在、これがインテリジェント材料であると言える材料は開発されていませんが、第２表５）に示す研究取組みが行われています。 5. おわりに（参考文献） 1980年代の新素材ブームが去ってか 1 ）神田基、「二次電池の現状と将来」、日本電子材料らは、新素材の研究も沈静化していま技術協会秋期講演大会講演概要集、 (1999),p23 2）渡辺正五、「水素自動車の開発動向」、すが、ニーズのあるところには着実に燃焼研究No.115,（1999）, p29 応用が行われてきています。 3）山内清、「形状記憶・超弾性合金の応用例」、 20世紀の材料では「丈夫で長持ち」がキーワードであったのに対して、21 世紀は「環境調和」がキーワードになり材料開発の方向性も様変りしてきています。形状記憶合金に関する講演会予稿集、 2001 p13-22 4）高木俊宣、「インテリジェンド材料とは」、化学と工業、 Vol47, No.7, (1994）, p865 5）高木俊宣、「インテリジェント材料について」、インテリジェント材料フォーラム＜特別号＞ 1999, 5.11 、 p36）新谷紀雄、「金属材料強度に関するインテリジェンス」、バウンダリー、 Vol.112, No.3, (1996）p8 （西村勇作）設備紹介設備紹介異常電圧が発生出来、その影響度を評価する装置を設置 ―電力品質として（瞬低、不平衡、高調波など）の評価研究に利用― 流通設備研究室（系統・制御） 1. 背景、目的インピーダンス負荷（18kVA）当社では、安全で停電の無リアクトル負荷 (0∼18kvar各相個別可変) い電力供給を維持するために、様々な努力をしてきており、世界最高レベルの供給信頼度異常電圧発生用電源装置(18kVA) 摸擬送電線 0-3-5-8% at 18kVA 抵抗負荷 (0∼18kW各相個別可変) を維持しています。しかしな 6%L コンデンサ負荷 (0∼18kvar各相個別可変) がら、規制緩和のもとでは、サイリスタ負荷(3kVA) 分散型電源などの導入による DCL 電力の品質低下が懸念されて α角30∼150el連続可変います。回転機負荷(5kW) 電力品質で問題となる電圧直入れ摸擬第１表電圧の異常現象の代表的な項目 No 項目持続時間始動用L 内容インバータ連系摸擬 2∼20次程度の高調波による異常電圧波数サイクル 1 高調波 ∼数時間形による負荷機器の異常動作及び故障を誘発負荷模擬・定トルク・ω2特性など汎用インバータ 2 電圧フリッカ数分∼ 数時間電圧が特定の周期で瞬時変動を繰り返し照明のちらつきや機器の誤動作を誘発電圧 3 不平衡数分∼ 1日三相電圧の不平衡により回転機の過熱や故障、機器の誤動作を誘発電圧ディップ 5ms∼ 4 （瞬低、数秒瞬断）電圧の瞬時的な低下で、インバータ機器の停止や照明の消灯、回転機トルク変動などを誘発プログラマブル負荷(6kVA) PLLによる周波数追従型定電流源制御モード：定電流制御定電力制御定抵抗制御任意波形によるクレストファクタ・高調波電流摸擬可第１図装置の全体構成の異常現象の代表的な項目を第１表に示します。これらの現象に対してお客さま側では、次の理由から、従来以上に電力品質が重要視されています。・コンピュータがあらゆる場所でプロセスに利用されている・生産ラインの高性能化により一旦停止すると、再起動などに多くの費用や時間を要する・インバータ等パワーエレクトロニクス応用製品が増加しているこのようなお客さまの電力品質の維持に対するご要望に応えるために、総合技術研究所では高品質で安価な電力を供給する研究を行っています。そこで、総合技術研究所では、お客さま構内での各種電気設備の電力品質に対する影響を評価するための試験設備を開発し設置しました。異常電圧発生装置統括システムPC （計測用モニター）瞬低発生試験装置電源装置計測盤写真１瞬時低下電圧発生用電源装置 2. 装置の概要開発した装置は以下の機器から構成されています。 ①異常電圧発生用電源装置：各種電圧の品質異常現象を模擬する電源装置 ②送電線模擬装置：送電線インピーダンスを模擬する装置 ③インピーダンス負荷装置：抵抗負荷・リアクトル負荷・コンデンサ負荷を模擬する装置 ④サイリスタ負荷装置：サイリスタによる直流変換器を模擬する装置 ⑤回転機負荷装置：直入れ及びインバータ連系の誘導機負荷を模擬する装置 ⑥プログラマブル負荷装置：定電力負荷や任意電流波形による特殊な負荷を模擬可能な装置第１図に装置の全体構成を示します。 3. 装置の特徴本装置は次の特徴を有します。（1）異常電圧発生用電源装置は、付属のパーソナルコンピュータで異常電圧発生のシュミレーションや波形を任意に作成が可能（各相個別設定も可能）です。（2）各種模擬負荷装置は実機のミ第２表瞬時低下等電圧発生用電源装置の品質仕様一般仕様ニモデルで構成（主回路構成は実機と同等）しています。（3）充実した計測・監視・保護機能装置の構成機器を組み合わせることで、各種電圧の品質を制御し系統に発生する異常現象に対して、・負荷機器に対する影響評価・複数の特性の違う負荷機器による複合現象の解析・対策装置の検証などが実施可能です。第2表に瞬時等低下電圧発生用電定格周波数：60Hz 発生可能電圧:3相各相0∼203.6Vpeak（定格115.5Vrms）発生可能電力:18kVA（抵抗負荷、定格電圧発生時）低下幅設定範囲：定格電圧に対して0%∼100% 瞬時電圧低下・ 0.1%単位（各相個別）瞬時停電機能継続時間設定範囲：4ms∼65s 1ms単位 ∼359.9° 瞬時位相変化位相変化設定範囲：0.0° 0.1° 単位（各相個別）機能継続時間設定範囲：4ms∼65s 1ms単位設定次数：2次∼25次（基本波周波数に対して）重畳方法：各次数に対して任意の振幅・位相を設定し基本波に加算（複数重畳が可能）設定方法：変動前電圧及び変動後電圧、スイープ時間を設定する電圧変動機能設定範囲：電圧 0V∼144V 0.1V単位スイープ時間 1s∼1000s 0.1s単位高調波重畳機能フリッカ機能設定方法：フリッカの変調周波数を設定（出力波形に乗算）設定範囲：変調周波0.1Hz∼60Hz 0.01Hz単位単位変調振0.0%∼100.0% 0.1%単位変調方法正弦波変調/三角波変調を基本波に加算次数間高調波設定方法：任意の周波数（1種類）設定範囲：周波数 0.1Hz∼1000Hz 機能 4. 今後の取り組み等既に小容量の瞬低発生装置の開発は、R&D News 403号（2001/7）で紹介していますが、今回開発した装置での負荷機器の瞬低耐量データは、R&D News 407号（2002/3）で報告しています。今回、新しく開発した装置の機能を主体に紹介しましたが、今後、本装置により種々の瞬低対策装置の瞬低に対する能力評価や分散電源など機器の電力品質耐力評価研究に精力的に取り組み、瞬低に対する実体データの収集・把握に努めていきたいと考えています。また、本装置の電源となっている電圧アンプを電力系統シミュレータのＡＰＳＡと配電シュミレータの結合装置に適用する幅広い取り組みを検討しています。なお、現場での不平衡障害や高調波問題などにも適用可能ですから、お客さまからのご要望に応じて対応していきたいと考えています。写真1は、設置主要部の姿図です。（武内康夫）［連絡先社用97-6323 PHS 070-5770-3675］社内案内第3回総合技術研究所『外部委員による研究評価会』を開催 −外部の専門家を招き「構造物周辺の波浪場特性における多方向性の影響に関する研究」の評価を受ける− 電力技術研究所・所長スタッフこの度、総合技術研究所において第3回『外部委員による研究評価会』を開催しましたので、その概要を紹介します。 1. ねらい総合技術研究所が平成５年度から取り組んできた基礎技術研究分野の内、社内で適切な評価が困難な分野について、外部の専門家から研究の進め方や方向性、研究成果に対し客観的なアドバイスや評価を頂き、更なる研究の活性化と効率化に資することとしており、今回は湾岸・海岸工学分野で研究評価会を行いました。 2. 過去の研究評価会写真 1. 外部評価会の状況実施月基礎技術分野テーマ第１回 H12/6 化学・バイオ遺伝子操作を用いた耐ストレス植物の育種奈良先端科学大：新名教授他第２回 H13/12 パワエレ材料パワー半導体素子の長期信頼性評価東京理科大：正田教授他外部評価委員 3. 実施概要（1）日時平成15年3月5日（水） 14： 00∼17：00 （2）総合技術研究所（3）出席者 ①外部評価委員・高山知司氏（京都大学防災研究所水災害研究部門教授）・平石哲也氏（港湾空港技術研究所海洋・水工部波浪研究室長）・榊山勉氏（電力中央研究所我孫子研究所流体科学部上席研究員）写真 2. 発表中の目見田シニアリサーチャー ②社内メンバー・土木建築室長、土木Ｇチーフマネジャー、研究開発Ｇチーフマネジャー・総研所長、副所長、構築研究室主幹 ③被評価者・目見田シニアリサーチャー（4）スケジュール・総合技術研究所の取り組み概要・構築研究室の概要と水理研究への取り組み概要・被評価者研究発表・海岸水理実験棟視察写真 3. 海岸水理実験棟視察・質疑応答、診断、講評 4. 発表概要「構造物周辺の波浪場特性における多方向性の影響に関する研究」において実施した、斜め入射波が作用する海岸構造物の耐波特性評価や構造物周辺の波浪変形特性などについて発表しました。 5. 実施結果各外部委員からは、多方向不規則波造波の実験設備を十分に活用し、数多くのデータを詳細に分析されているといった評価を頂きました。また今後、土木事業が減少し研究に対するニーズも減少していく中では、「独自の研究を行う。」「既設設備を如何に維持補修していくか。」「実験設備などの施設を有効に活用する。」「少ない人員で如何に技術力を向上させるか。」が重要であり、研究者の技術力向上には、他の研究機関や大学との連携による共同研究も必要であるとのご意見も頂きました。 6. おわりに総合技術研究所では、今後も自主研究分野の中からテーマを選定し、外部の専門家の方々の評価を頂く計画です。社内案内平成15年度優良省エネルギー設備顕彰で（社）日本冷凍空調設備工業連合会会長優秀賞（新設設備部門）受賞 −産業用・自然冷媒超低温二元冷凍装置− 総合技術研究所受賞件名：産業用・自然冷媒超低温二元冷凍装置受賞者：和歌山冷凍株式会社株式会社前川製作所関西電力株式会社優良省エネルギー設備顕彰は、（社）日本冷凍空調設備工業連合会（日設連、栗屋利喜男会長）が、冷凍空調設備の省エネルギー・環境保全を一層促進するために、優良事例を広く募り、これを顕彰するものです。今回、田中辰明お茶の水女子大学教授を委員長とする審査委員会において審査された結果、（株）前川製作所と当社で開発した「産業用・自然冷媒超低温二元冷凍装置」が、日設連会長優秀賞（新設設備部門）を受賞いたしました。今回受賞した産業用・自然冷媒超低温二元冷凍装置は、フロン冷媒の代替として、環境によい自然冷媒を使用し、超低温域で既存の冷凍装置に比べて約20%の効率アップを達成した技術が評価されました。平成15年度優良省エネルギー設備顕彰式は、東京虎ノ門パストラルで平成15年2月24日に行われ、栗屋利喜男会長より表彰状を頂きました。（左）和歌山冷凍株式会社川野社長（右）株式会社前川製作所川村常務（中）当社総合技術研究所主幹松永産業用・自然冷媒超低温二元冷凍装置の概要フロンを使わない超低温域（−40℃∼−55℃）の自然冷媒冷凍装置において従来製品に比べて約20 ％効率を向上させた業界最高水準の高効率の冷凍装置を開発しました。これまでに開発されている自然冷媒冷凍装置は、アンモニアや炭化水素系等を冷媒に採用しており、その性質上、毒性や可燃性があるため、万一漏れた場合の対策が必要でありました。また、毒性や可燃性のない空気などの冷媒を採用すると、効率が悪くなると言う問題がありました。そこで、アンモニアと二酸化炭素の2つの自然冷媒を採用し、アンモニアの系統と二酸化炭素の系統と www.kepco.co.jp/→研究開発情報→トピックス→高効率自然冷媒冷凍装置の開発で紹介しています。で熱交換を行うことで、毒性や可燃性がない二酸化炭素を冷却部におくり、お客様にとって安心・安全なシステムとしました。社内案内建設工学の分野で当社研究所員に博士（学術）の授与流通設備研究室（送電）総合技術研究所電力技術研究所流通設備研究室（送電）の雪野昭寛主任研究員に、平成15年3月25日、埼玉大学から博士（学術）の学位が授与されました。学位論文のテーマは、「4導体2連続径間送電線のギャロッピングの要因分析」であり、埼玉大学工学部山口宏樹教授指導のもと、当社での研究を続けながら成果をまとめたものです。学位論文「4導体2連続径間送電線のギャロッピングの要因分析」の概要社会基盤を支える電力供給を担う基幹架空送電線は、野を越え山を越えながら、雷、風、雪、塩等着氷（雪）形状電線の厳しい自然条件のなかでその機能を果たすように、設計・保守・運用されています。特に、日本海初期発達角風動く範囲揚力側や高標高山岳地においては、着抗力氷雪した送電線が風に吹かれて上風から受ける力（空気力）下に動揺する、ギャロッピング異常振動現象が発生し、電気的短絡事故や設備被害を受け、電力供給吹き上げ角軌跡モーメント捻回周期上下周期共振の障害となっています。このギャロッピング現象について、基幹架空送電線としての4導体2連続径間を架線した実規模試図１ギャロッピングに影響する主な要因験線（敦賀試験線）のフィールド観測から得られた気象条件と着氷雪した電線の動揺状況データを要因分析し、各種解析手法を駆使し、観測では得られていない領域を補足しながら、定量的に分析・解明したことについてまとめたものです。［電線着氷雪状況］敦賀試験線で撮影された貴重な電線着氷の写真です。写真１敦賀試験線で観測された電線着氷［ギャロッピングに影響する主な要因］ギャロッピングとは、着氷雪した電線に風が吹くと、風から受ける力により電線が持ち上がり、次に下がりながら縄跳びの縄のように主に上下に揺れる現象です。この上下に動く範囲と密接に関係する要因は、着氷雪の初期発達角と風の吹き上げ角であることを数値的に明らかにしました。＜アクセス＞関西電力総合技術研究所〒661-0974 兵庫県尼崎市若王寺３丁目11番20号 TEL 06-6491-0221 ■阪急電鉄神戸線「園田駅」から徒歩約15分 ■JR尼崎駅からタクシーで約10分、またはバス約15分 ■近松公園バス停下車徒歩約５分 ●お問い合わせは研究管理室中西瑞穂 TEL.06-6494-9800へ 2003.5 （ 27 ）見学者数の紹介（15年4月現在）研究管理室（名） 15年3月実績 14年度累計実績 15年4月末実績 31 0 54 0 73 2 495 3 1,421 0 1,384 465 30 0 34 0 63 0 総合技術研究所外国人再掲巽実験センター外国人再掲南港CO２リサイクル研究施設外国人再掲編集後記最近の話題は、イラクのサダム政権が、米り先行している現在、当研究所研究者員が、英の開戦から３週間で事実上崩壊したこと博士号や社外表彰を受賞する暖かいニューです。1946年4月の日本の状況は中国撤退か、スとともに、将来のエネルギーを見据えた研海外資産の凍結、石油の輸入停止などの措究など数多くの技術開発に貢献していること置であり、当時エネルギーが如何に大切であに心強く感じて頂きたい。ったかが伺えます。論語の李氏編に益者三友の友を持てとあ今回執筆依頼したところ多くの新エネルります。どうかその１人に今回掲載した研究ギーや省エネルギー、情報通信に係わる記者が、その友として役立てて頂きますように期事を頂きました。不景気で暗いニュースばか待しています。 ●“R&D News Kansai”についてのお問い合わせまたはお気づきの点がありましたら、研究管理室：奥田雅一まで電話（PHS 070-5770-5429、内線97-6726）または電子メールにてご連絡ください。 ●インターネット（URL∼http://www.kepco.co.jp/）→研究開発情報→R＆Dで1998年4月号より掲載内容をご覧いただくことが出来ますのでご利用ください。 ●研究に対するお問い合わせ（技術的事項を含む）、ご意見、ご要望については、技術相談窓口（PHS 070-5770-1763、内線97-6720）をご利用下さい。 R&D News Kansai 5月号発行所平成１５年5月9日印刷平成１５年5月10日発行関西電力株式会社総合技術研究所〒661-0974 尼崎市若王寺3丁目11番20号 TEL.06（6491）0221 FAX.06（6494）9727 印刷所株式会社大阪謄写館本誌に記載されている記事、写真等の無断掲載、複写、転載を禁じます。〒530-0041 大阪市北区天神橋3丁目2番13号（ 00 ）