JP2005039159A - 変圧器を収納する地中箱の自然換気構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 低電圧を配電する変圧器を地中箱に収納して道路沿いに埋設することが容易となるようにコンパクト化された地中箱の自然換気構造。
【解決手段】 換気用の筒を照明灯２２等の柱と兼用させ、その多目的柱２３の側面及び頂上には換気孔５を設け、多目的柱２３は変圧器４を収納する地中箱２と換気用パイプ１０で繋ぎ、また、地中箱２と換気孔５を持つ雨水桝１を換気用パイプ１０で繋ぎ、換気孔５に高低差をつけることにより、下の方から冷たい空気を入れて、上の方へ暖かい空気を出す、という温度差による自然換気構造とし、雨水桝１に流入する雨水や砂泥を貯留する砂溜りを、目の細かいごみ除去フィルター板１７で上下に区分し、上部に砂やごみを溜め、下部を雨水貯留槽となし、雨水の蒸発による空気の冷却作用を補強する。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、住宅や事務所に低電圧を配電する変圧器を地中箱に収納し道路沿いに埋設した場合の地中箱の自然換気構造に関する。

電圧を高圧から低圧にして配電するために道路に沿って設置される変圧器は、電柱上に設置されるか道路上に設置されることが多い。
無電柱化のために電線を地中化しても、前記変圧器が道路上に設置されることが多いのは、道路の地下に地中箱に収納して前記変圧器を設置するとき、前期変圧器の維持管理に人が地中箱の内部に入って作業することを想定しているので、広い地下空間が必要と考えられたからである。
つまり、道路の地下には、地下にしか埋設できないようなライフラインである水道施設、下水道施設、ガス施設が既に存在しているために、前記地中箱のために広い地下空間を確保することが難しく、地上に変圧器を設置する場合と比較して高くつく工事費や維持管理費が、変圧器を道路の地下に埋設することを妨げていたのである。

発明が解決しようとする課題

道路上における電線の地中化に伴い、変圧器も道路上に置くより地中化するほうが、電線の地中化の目的である防災対策や都市景観の向上とマッチする。
また、道路上に幅のある変圧器を置くことは、宅地等から道路への出入りも含めて交通の円滑性を制限する。
変圧器を収納する地中箱内に人が入って変圧器の点検等の作業することを前提としたために、換気や点検等のスペースに広い地下空間が地中箱に必要とされた。
しかし、広い地下空間の確保は道路内では難しく、工事費や維持管理費も高くつくために道路に沿うユーザーへの配電用の変圧器の地中化が進まないでいる。
それで、地中箱内に人が入らずにすむ工夫をすれば、維持管理の簡単な自然換気構造も可能となり、次には自然換気構造を持つ地中箱のコンパクト化が課題となる。

課題を解決するための手段

本発明は、変圧器を収納する地中箱のコンパクト化を念頭に、自然換気構造を考えた。自然換気は機械換気よりも工事費や維持管理費が低くなり、安全管理が容易、とされる。また、自然換気のうち、自然の風を利用した通風は、道路の下における地中箱の換気としては定常的な換気を期待することは難しいので、自然換気には温度差を利用した自然換気方式を採用すべき、と考えた。
すなわち、換気孔を上下に高低差をつけて設けることにより、下の方から冷たい空気を入れて、上の方へ暖かい空気を出す、という温度差による自然換気方式である。
地中箱における自然換気構造をコンパクトにするために先ず考えるのは、地中箱内に作業する人が入らなくても変圧器の点検等ができる作業方法とその作業方法に伴う地中箱の構造である。作業員を地中箱の中に入れないで、変圧器の点検等の維持管理をするようにすれば、それだけでも、地中箱はコンパクトになる。
次には、作業する人が前記地中箱の中に入らなくてよいのなら、自然換気機能も人の安全に合わせる必要がなくなるので、よりコンパクトな自然換気構造でよいことになる、と考えた。
よりコンパクトな自然換気構造にするために、道路内に必要なものとして存在している構造物に自然換気の機能の一部を持たせよう、と考えた。
すると、道路に存在している構造物で、何処にでも見かけることができて、高低差が最もある構造物は照明灯や交通信号の柱である。標識やアンテナ等の柱もある。
温度差による自然換気には、高低差が必要なのである。
電線を地中化すれば、電柱はなくなるが、照明灯、交通信号、標識、アンテナ等の柱は道路上に必要なものとして残る。
それらの柱を自然換気と兼用の柱、すなわち、多目的柱として利用するのである。
多目的柱という考えは珍しいものではなく、大きな交差点では、照明灯、信号、標識が一本の柱に集約された多目的柱を見ることができる。
このように、複数の目的により建柱されているような柱を多目的柱と呼ぶことにする。
多目的柱を自然換気のための高低差のある筒として用いるのである。
従って、多目的柱の基礎にも換気用空洞を設けることにより、前記多目的柱の換気用空洞が前記地中箱に連続して繋がる構造とし、前記多目的柱の側面及び頂上には、１個以上の換気孔を設ける。
そのとき、家屋等の換気孔に見られるような笠、すなわち、風等による雨水流入防止用の笠を前記多目的柱の換気孔には付けておく。
そして、変圧器を収納している前記地中箱の側面もしくは上部には、前記多目的柱の基礎の換気用空洞と繋がる換気孔を持たせる。前記地中箱と前記多目的柱の基礎が離れて存在しているときには換気用パイプにて地中箱と前記基礎を繋ぐ。
または、前記多目的柱の基礎の外形を大きくすることにより、前記多目的柱の基礎の換気用空洞を拡大して、変圧器をも収納する換気用空洞とする構造、すなわち、多目的柱の基礎が地中箱も兼ねる構造としてもよい。
多目的柱により上方の換気孔が設けられたので、次に下方の換気孔を考える。
前記地中箱のために、下方の換気孔の設置を可能とする道路内の既存の構造物として、何処にでも見受けられるものとしては、雨水桝や汚水桝がある。
そのうち、換気孔の設置として適切なのは、空気の質から汚水桝よりも雨水桝である。側溝も考えられるが、側溝は延長方向の高低差を利用して水を流すので、側溝の深さに経済的な制約があり、換気孔の設置位置を側溝内に求めることが、雨水桝と比較して、難しい。
それで、下方から、冷たい空気を取り入れるために、雨水桝の側面に換気孔を設ける。雨水桝の側面に自然換気のための換気孔を設ける利点は、多目的柱の場合と同様に、兼用により地中箱のコンパクト化を図ること、また、比較的、道路表面より下方に存在する構造物の中で大気中の空気を取り入れやすいこと、また、雨水桝の底部にある砂溜りに空気の冷却作用を期待できることにある。
雨水桝の砂溜りは雨水桝に流入する雨水、砂泥を一時的に貯留する機能を持つので、砂溜りは水溜りでもある。砂溜りにたまった水が蒸発するときに周囲の熱を気化により奪うので、砂溜りには冷却作用がある。
すなわち、雨水桝の側面に換気孔を設けて、換気用空洞を通して、前記地中箱に下方からの比較的冷たい空気を取り入れ、その空気は温度差により、地中箱から前記多目的柱の基礎の換気用空洞、そして、前記多目的柱の換気用空洞を通過し、前記多目的柱の換気孔を通して上方へ排出されるのである。
また、温度差による自然換気機能のために、雨水桝底部の砂溜りにある「空気の冷却作用」の継続性を増す必要がある。
そのため、雨水桝の砂溜りを雨水貯留槽として見つめる。すなわち、雨水桝に流入する雨水、泥、砂を一時的に貯留する砂溜りを比較的深くし、砂溜りを上下に目の細かいフィルター板により分割して、下部を雨水貯留槽として用いるのである。
前記フィルター板の上部は、ごみや砂を溜める従来の機能を引き続き持たせるも、前記フィルター板の下部は、雨水貯留槽とし、雨水の蒸発速度を抑制し、空気の冷却作用の継続性を図る。
さらに、前記雨水貯留槽を前記地中箱の側面もしくは底面の下方に拡張すれば、空気の冷却作用の継続性が強化される。すなわち、前記地中箱の側面外側もしくは底面下方に雨水貯留槽を設け、前記雨水桝の雨水貯留槽にパイプ等の空洞により連結させる。
さて、側溝から流入する雨水や風の影響により、雨水が前記雨水桝の換気孔を通して地中箱内に入らないように、雨水桝側の換気孔に雨水流入防止対策の笠を持たせる。
その笠の形は、建物の外側の壁に見られる換気孔の傘と似た形状である。
さらに、梅雨時の集中豪雨の影響等で、雨水桝に設けてある排水孔の排水機能を一時的に回る雨水が雨水桝に流入することにより、雨水桝が冠水するときに備える工夫が、前記雨水桝の換気孔の笠に必要となる。
雨水桝の中に換気孔を設置するとき、換気孔に雨水が流入しないように、前記雨水桝の雨水管（下水管）への排水孔は、前記雨水桝の換気孔よりも低い位置に設けるが、大雨の場合には、前記排水孔を通した排水が速やかに行かず、雨水桝が冠水状態となる場合が一時的に生じ、前記雨水桝の換気孔に雨水が流入する可能性が生じる。
それで、前記地中箱内に前記雨水桝の換気孔を通して雨水が流入せぬように、雨水桝内の水位上昇を利用して、自動的に前記雨水桝の換気孔を塞ぐ水蓋を前記雨水流入防止対策の笠の真下に取り付けておく。
前記水蓋は、プラスチック性等の「ウキ」が回転軸を持ち、前記回転軸が前記雨水流入防止対策の笠の真下にあり、前記回転軸に前記ウキがぶら下がっている形状であり、水位上昇により前記ウキが前記回転軸を通して回転し、前記雨水桝の換気孔を塞ぐ。
前記水蓋は、ウキ形の水蓋が簡便であり、コストも低く抑えられる。
集中豪雨などによる雨水桝の冠水は、一時的なものであるので、簡便なウキ形の水蓋で前記雨水桝の換気孔から前記地中箱への雨水浸入を防ぐが、前記水蓋と前記換気孔との間に前記雨水桝に流入したごみが挟まるなどして、完全に前記水蓋が閉まらず、前記換気孔を通して前記地中箱内に雨水が浸入した場合に備えて、前記地中箱の下には水抜き穴を設け、変圧器にも防水対策をしておく必要がある。
水抜き穴といっても、ハンドホールにあるような小さな水抜き穴ではない。
すなわち、前記水抜き穴の構造は、浸透桝のように大きなパイプを用い、そのパイプを水抜きパイプと呼び、前記水抜きパイプの頂部には、ごみ除去フィルターを設け、前記ごみ除去フィルターの下に逆流防止弁を取り付けておく。この逆流防止弁は、ごみ除去フィルターと一体化しておいたほうが良い。逆流防止弁の維持補修を簡便にするためである。
逆流防止弁を取り付けるのは、梅雨時における集中豪雨のようなときには地下水位面が通常の位置よりも非常に高く上昇してきており、逆に水抜き穴から水が地中箱に浸入してくる恐れがあるからである。
前記地中箱の蓋は、下水道等のマンホールの蓋と違い、水の浸入を防ぐために密閉式の蓋が良い。通常、マンホールの蓋は、空気穴を何処かに設けることにより、マンホールの蓋が集中豪雨のときのような急激なマンホール内の気圧変化などによりマンホールの蓋が飛び出す危険を避けている。
ところが、前記地中箱の蓋は、密閉式としても換気孔が設けてあり、たとえ、集中豪雨により、雨水桝側の換気孔が前記水蓋により閉められても、前記多目的柱に設けてある換気孔により急激な気圧変化が避けられるので、前記地中箱の蓋が密閉式で困ることはない。
さて、地中箱に自然換気機能を持たせても、人が地中箱の中に入って点検するというのでは、地中箱は大きな空間を要する。それで、人が地中箱の中に入らなくても変圧器の点検等の維持管理ができる工夫が必要となる。
本発明の対象の変圧器は、主に電柱上に見ることができる。それで、電柱に設置された変圧器における点検等の維持管理の作業手順を見れば、変圧器の点検を安全にするには、一度、変圧器に繋がっている電線を外して、別に用意した代替の変圧器にその電線を繋いでいる。
点検する作業員が感電しないように配慮し、停電時間を極力短くするためである。
これは、変圧器の維持補修や取替えのときも同様である。
電柱に設置された変圧器は、作業員を載せるリフト車やクレーンを用いて変圧器の点検等の作業をしている。
本発明の作業には、高所作業がないので、リフト車が必要でなくなる。
クレーン車は同様に必要である。点検や補修のために、変圧器を、一時的にせよ、代替の変圧器と取り替えるからである。取替え作業にはクレーンを用いる必要がある。
現地における作業で不可欠なのは、クレーンを用いた変圧器の取替え作業だけである。変圧器の点検や補修は、代替の変圧器が代役を務めているので、クレーンにより積まれた車の中でも、工場等でもゆっくりとできる。
つまり、現地における変圧器の点検や補修の作業を変圧器の取替え作業だけに絞れば、地中箱に作業員が入る必要はなくなる。
作業員が地中箱の中に入る必要がなくなれば、換気機能も人間に必要な換気のレベルではなく、変圧器に必要な換気のレベルになる。そうすると、自然換気機能をレベルでも必要な換気を確保することは容易となる。
課題は、クレーンを用いるだけで、地中箱内部に収納された変圧器を容易に取り出し、再び、容易に設置することである。
それには、地中箱の蓋の真下に変圧器を置いて置き、前記蓋を開け、クレーンを用いて変圧器を吊り上げたり、吊り下げたりするだけの作業にすればよい。
置かれた変圧器の形状は電柱上に設置されているような縦長の筒状の物が良い。
それは、前記蓋は、地中箱の中で高価な部分となるので、車等の通行に対する安全性と経済性から見れば、円形で表面積が小さい方が良い。筒状の変圧器が、その円形の蓋の真下に置かれるからである。
当然、地上の真上から見た変圧器の断面積は、前記蓋の表面積よりも小さい。
しかし、変圧器が地中箱の真ん中に置くだけでは、変圧器は倒れる可能性がある。
それで、クレーンを用いるだけで、変圧器を固定する方法を考える。また、クレーンを用いるだけで、変圧器は外されなければならない、と考える。
地中箱には換気用空間を持たせるので、変圧器の周囲に空間を存在させることを念頭に、変圧器の側面の周囲を用いて変圧器を固定する場合には、地中箱の側面の複数箇所にばねを付ける。皿ばねのようなものでも良い。
ばねを用いることにより、クレーンによる上下方向の変圧器の吊り上げ、吊り下げ作業だけで変圧器の固定や取外しを可能とするのである。
同様に、地中箱の上面と下面にばねを用いた変圧器の固定や取外し方法を考える。
それには、地中箱の蓋は、鍵等で固定されるような取外しが可能な固定式が良い。
それは、地中箱の蓋の下面にばねを付け、地中箱の底面の上にばねを付けて、それらのばねの間に変圧器を置いて、地中箱の蓋を閉める時にばねが圧縮する力を用いて変圧器を固定するのからである。
それはまた、地中箱の蓋を開けるときには、変圧器の取外しを可能とする。
地中箱に取り付けるばねは、ゴム等の絶縁物を用いたばねが感電の危険がなくて良い。
変圧器の形状に合わせたばねを取り付けるのではあるが、変圧器の形状もばねが取り付けやすい形状としたほうが良い。
例えば、地中箱の底面の上に付けられたばねをゴムで出来たドーナツ形にする。
つまり、中央に穴を持つドーナツ形とすれば、クレーンにより変圧器を吊り下げて来たときに変圧器の先端がはめ込みやすいように、穴をすり鉢のように上が広く下が狭くする工夫ができる。また、変圧器の外周に縁を変圧器に直接取り付けて置き、ばねの穴に変圧器の先端がはめ込まれるときに、その縁がばねのゴムの部分に接するようにする。その縁部分で、縁を持つ変圧器は、上下方向にばねにより圧縮力を受けて固定される。つまり、同様に地中箱の蓋の下面に取り付けるゴムのばねもドーナツ形とするのである。それで、変圧器には外周に縁を上下に二つ持つことになる。縁より突き出た変圧器の突起部がゴムの穴にはまり込み、変圧器の横方向を固定するのである。
しかし、この場合の固定する力は主に上下方向の圧縮するばねの力に頼る。
変圧器の突起部の深さを深くし過ぎては、変圧器が空気と接触する部分が比較的減少し、地中箱のコンパクト化に支障をきたすからである。
それで、このドーナツ形による穴は、クレーン作業による変圧器の固定や取外しを容易にするための誘導の穴であり、変圧器の固定や取外しの作業中における変圧器の横方向の振れやずれを抑制することを主な目的とする。

本発明は、電圧を高圧から低圧にして配電するために道路に沿って配置される変圧器を地中箱に収納し地下に埋設した場合の換気対策における自然換気構造に関するものであり、以下、本発明の実施の形態について図１により説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るの断面構成を表すものである。
照明灯２２を共架させた多目的柱２３を換気用の筒とし、地中箱２と多目的柱２３とが、換気用パイプ１０とで繋がり、多目的柱２３の側面及び頂上には１個以上の換気孔５が設けてあり、地中箱２と雨水桝１が換気用パイプ１０で繋がっている自然換気構造。
雨水桝１に流入する雨水や砂泥を貯留する雨水桝底部の砂溜りは、目の細かいごみ除去フィルター板１７で上下に区分され、上部に砂やごみが溜り、下部が雨水貯留槽８となっている。ごみ除去フィルター板１７を設けたのは貯留する雨水の蒸発速度を抑制し、雨水の蒸発による気化熱による冷却作用の持続性を強めるためである。
地中箱２の底面下方に設けた雨水貯留槽８が雨水桝１の底部の雨水貯留槽８に雨水貯留用パイプ９で繋がっている。貯留する雨水量を増加し、蒸発による気化熱を利用した温度差による自然換気機能の継続性を図るためである。
地中箱２の換気孔５に換気用パイプ１０で繋がる雨水桝１の換気孔５には、雨水流入防止用の笠６がある。雨水桝１の内部の水位が大雨の影響等で雨水桝１の換気孔５の位置まで上昇すると、ウキ形の水蓋１１が回転軸１２を通して上方に回転するよう上がり、雨水桝１の換気孔５を塞ぐ。雨水の地中箱２への侵入を防ぐためである。
地中箱２には水抜きパイプ２１が設けてあり、水抜きパイプ２１の頂上にはごみ除去フィルター（逆流防止弁付き）２４が取り付けてあり、ごみ除去フィルターの真下には地下水位の上昇により地下水が地中箱２の内部に侵入せぬように逆流防止弁１８が取り付けてある。
地中箱２に収納されている変圧器４をクレーンにより固定するために、また、変圧器４の取外しをクレーンにより行うために、地中箱２の底面上と地中箱２の鉄蓋１５の下にドーナツのように中央に穴のあいた形のゴムばね１６が取り付けてある。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、地中箱２の底面下方に設けた雨水貯留槽８は、地中箱２の側面外側に設けても良い。また、また、地中箱２の内部の上下にゴムばね１６を設けたが、その代わりに地中箱２の内部の側面に皿ばねを用いても良い。
雨水桝１、地中箱２、多目的柱の基礎３を分離した形としたが、壁で仕切る形で雨水桝１、地中箱２、多目的柱の基礎３を合体させた場合には、換気用パイプ１０を必ずしも用いる必要はなく、換気用空洞としてコンクリート構造物に穴を空けておくなどしても良い。

発明の効果

以上説明したように、本発明の自然換気構造を用いれば、変圧器を収納する地中箱がコンパクトになり、工事費や維持管理費も比較的かからないので、道路に沿って低圧を配電する変圧器の地中化が容易となる。

本発明の実施の形態に係る断面構成を表す図である。

符号の説明

１…雨水桝 ２…地中箱 ３…多目的柱の基礎 ４…変圧器 ５…換気孔
６…雨水流入防止用笠 ７…排水管 ８…雨水貯留槽 ９…雨水貯留用パイプ
１０…換気用パイプ １１…ウキ形の水蓋 １２…回転軸 １３…Ｕ形側溝
１４…鉄格子蓋 １５…鉄蓋 １６…ゴムばね １７…ごみ除去フィルター板
１８…逆流防止弁 １９…雨水排水孔 ２０…砕石 ２１…水抜きパイプ
２２…照明灯 ２３…多目的柱 ２４…ごみ除去フィルター

Claims (7)

1. 低電圧を配電する変圧器を地中箱に収納し道路に沿って埋設した場合の換気対策として、換気用の筒を道路に沿って建つ照明灯等の柱（照明灯等は、照明灯、標識、アンテナ、交通信号を意味する）と兼用させ、前記地中箱と前記柱が換気用空洞（換気用空洞はパイプまたはコンクリート構造物に空けられた空洞よりなる）で繋がり、前記柱の側面及び頂上には１個以上の換気孔が設けてあり、他方、前記地中箱と換気孔を持つ雨水桝が換気用空洞で繋がっていることを特徴とする自然換気構造。
2. 前記雨水桝に流入する雨水や砂泥を貯留する雨水桝底部の砂溜りが、目の細かいフィルター板で上下に区分され、上部に砂やごみが溜り、下部が雨水貯留槽となることを特徴とする請求項１記載の自然換気構造。
3. 前記地中箱の底面部の下側もしくは側面部の外側に設けた雨水貯留槽が前記雨水桝底部の雨水貯留槽に雨水貯留用空洞（雨水貯留用空洞はパイプまたはコンクリート構造物に空けられた空洞よりなる）で繋がっていることを特徴とする請求項１記載の自然換気構造。
4. 前記雨水桝の換気孔の雨水桝側には雨水流入防止用の笠があり、大雨等の影響で前記雨水桝が一時的に冠水するときには、前記地中箱内に雨水が流入せぬように、前記雨水桝内の水位上昇を利用して前記雨水桝の換気孔を塞ぐウキ形の水蓋が、前記笠に取り付けてあることを特徴とする請求項１記載の自然換気構造。
5. 前記地中箱には水抜きパイプが設けてあり、前記パイプの頂部には、逆流防止弁を下部に持つごみ除去フィルターが取り付けてあることを特徴とする請求項１記載の自然換気構造。
6. 前記地中箱に前記変圧器を固定または取外すために前記地中箱内の側面にバネが取り付けてあることを特徴とする請求項１記載の自然換気構造。
7. 前記地中箱に前記変圧器を固定または取外すために前記地中箱内の底面上と前記地中箱上部の蓋の下にバネが取り付けてあることを特徴とする請求項１記載の自然換気構造。

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