JP2007287489A - 負荷電流による渦電流を利用したヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】 配電箱内の結露防止を図ると共に、スペースヒータや除湿機を使用せず、消費電力も低減できるヒータを提供する。
【解決手段】 ヒータ１０は、配電箱１内にある電力ケーブル２，３又は接続導体が電気的に絶縁した状態で貫通する孔２０を有し、電力ケーブル又は接続導体を流れる電流によって生じる渦電流を利用して発熱する材料で作られたヒータ部材１２を具備している。ヒータ部材１２は、孔２０から一側辺まで延びた切欠部２１と、この切欠部に移動可能に配設された調整部材１４とを有する。調整部材１４を切欠部２１から引出す方向に移動して切欠部２１を開放すると、ヒータ部材１２における渦電流の発生が阻止されて発熱が生じない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、変電所等の配電箱内に設置されるヒータに関する。

従来、変電所等においては、配電箱が設置されて中に開閉器やその付属機器としての制御器等が設けられている。このような配電箱は、冬季等の低温時期に結露が生じると、開閉器、制御器、或いはリレー等の各種機器の端子部に錆を生じる原因となる。そこで結露を防止するために、スペースヒータや除湿機を配電箱内に設置している。

このようなスペースヒータや除湿機の作動には、電力を消費するので、所内の電力消費量を増大させるという問題がある。また、スペースヒータは、寿命により断線するので、断線したスペースヒータの取替え作業のために一時的に停電させる必要がある。

下記の特許文献１には、配電箱の内壁に結露が生じないようにするため、配電箱の上部に換気板を設けた換気構造が示されている。この換気構造は、配電箱の上部に、開口を有する段部を形成する換気板を設けて、雨の侵入と結露を防止するようにしたものである。
実開平５−４１３１７号公報

しかしながら、このような換気板だけの換気構造では配電箱内に設置された各種機器に対する結露防止には十分でない。

本発明は、これらの問題点に鑑み、配電箱内の結露防止を図ると共に、スペースヒータや除湿機を使用せず、消費電力も低減できるヒータを提供することを目的とする。

本発明のヒータは、配電箱内にある電力ケーブル又は接続導体が電気的に絶縁した状態で貫通する孔を有し、電力ケーブル又は接続導体を流れる電流によって生じる渦電流を利用して発熱する材料で作られたヒータ部材を具備することを特徴とする。

好適な形態では、ヒータ部材が、孔から一側辺まで延びた切欠部と、切欠部に移動可能に配設された調整部材とを有することを特徴とする。別の形態では、調整部材を切欠部から引出す方向に移動して切欠部を開放してヒータ部材における渦電流の発生を防止して発熱させないことを特徴とする。他の形態では、ヒータ部材の反対側の側辺部に孔と連通するスリットが設けられ、スリットにバイメタルスイッチが配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、ヒータ部材の孔を貫通する電力ケーブル又は接続導体を流れる電流によって、ヒータ部材に渦電流が生じて発熱するので、電力を別途に必要とせず、電力ケーブル又は接続導体に流れる電流を利用することができる。また、断線もないので、取替えの必要がない。

図１は、負荷電流による渦電流を利用したヒータが設置された配電箱の斜視図である。

配電箱１は、金属板により箱型に形成されており、この配電箱１の中に、三相の電力ケーブル２、３と、電力ケーブル２に接続された開閉器４と、電力ケーブル３に接続された別の開閉器５とが設けられている。これら開閉器４、５は、外部の各種使用機器への回路の開閉を行うように作用する。

電力ケーブル２は、配電箱１内の、例えば正面側に設けられ、その後方に電力ケーブル３が設けられている。渦電流を利用するヒータ１０が、このような配電箱１内の三相の電力ケーブル２、３に夫々配設される。また、配電箱１には適宜な位置に温度センサ６、又は湿度センサを兼ねた温度センサが配置されている。

配電箱１は、横×幅×高さが、例えば、２２００×７００×２４００（ｍｍ）と大きなサイズをしており、２００〜４００Åの大きな電流が３相の電力ケーブル２、３に夫々流れている。このように、大容量の電流が電力ケーブル２、３に流れるので、電力ケーブル２、３にヒータ１０を取付けると、ヒータ１０には、渦電流が生じてヒータ１０自体が発熱するので、これを加熱手段のヒータとして利用することができる。ヒータ１０のこのような利用は、結露を防止するように寒い時季に使用されるもので、結露の心配が無い時季には使用されない。

ヒータ１０は、配電箱１内の電力ケーブル２、３に、上下方向に間隔を置いて、且つ互いにずれた高さ位置に夫々取付けられている。このような状態にヒータ１０を配置することによって、ヒータ１０同士が互いに干渉しないように設けられ、電力ケーブル２、３間の間隔を十分に維持できるように配置できると共に、電力ケーブル２、３の間の間隔を狭くすることができ、配電箱１のサイズを小さく形成することが可能になる。

例えば、電力ケーブル２は、太さが約４０ｍｍ、配電箱１内の高さが約１２００ｍｍ、電力ケーブル２の各ケーブル間の間隔が２００ｍｍで、ヒータ１０の上下方向の間隔が約３００ｍｍである。又、電力ケーブル３も太さが約４０ｍｍ、配電箱１内の高さが約１０００ｍｍ、電力ケーブル３の各ケーブル間の間隔が２００ｍｍで、ヒータ１０の上下方向の間隔が約３００ｍｍである。

図２及び図３は、ヒータ１０を構成するヒータ部材１２を示しており、例えば鉄板等の磁性材料の金属板から矩形状に形成され、電力ケーブル２、３のための３つの孔２０が設けられている。ヒータ部材１２の形状は、矩形に限らず、他の適宜な形状に形成でき、設置される入れ物としての配電箱１の形状やサイズに適合して長方形や正方形等の任意の形状にすることが可能である。

ヒータ部材１２は、金属板の一方の側辺部に沿って切欠部２１が設けられており、この切欠部２１の側面に案内溝としてのコの字形の切込み２２が形成され、この切込み２２に調整部材１４が差し込まれて滑動可能に設けられており、調整部材１４の前面側に設けられたアイボルト１８によって調整部材１４を前後方向に差し込み、或いは引き出すことができるように滑動自在に取付けられている。

更に、ヒータ部材１２は、反対側の側辺部に、各孔２０に対して切欠部２１よりも幅の狭いスリット２３が設けられ、各スリット２３にバイメタルスイッチ１６が配設されている。このようなヒータ部材１２は、十分な厚さを有しており、調整部材１４の厚さよりも厚い鉄板から作られ、配電箱１内に設けられた取付金物７（図４）にボルトやねじ、或いは溶接等によって両端部が固着して取付けられている。取付金物７は、アングル材のような型鋼で作られ、配電箱１の内壁に取付けられており、ヒータ部材１２の両端部が固着されて、配電箱１内にヒータ部材１２が棚状に取付けられている。

図４及び図５は、電力ケーブル２に対してヒータ１０が取付けられた状態を示しており、ヒータ部材１２に設けられた電力ケーブル２、３のための３つの孔２０の略中心を通って電力ケーブル２、３が略垂直方向に延びている。

従って、ヒータ部材１２は、ねじ、ボルト、或いは溶接等の適宜な固着手段により、配電箱１の取付金物７に取付けられており、電力ケーブル２が、ヒータ部材１２の孔２０の略中心に、しかも孔２０の縁に触れないように電気的に絶縁した状態に配置され、孔２０を貫通して上下方向に垂直に延びている。

更に、ヒータ部材１２は、切込み２２に滑動可能に取付けられた調整部材１４をヒータ部材１２に対して滑動させて引き出すことによってヒータ部材１２における渦電流の発生を調整することができる。調整部材１４の滑動は、調整部材１４の前面側に設けられたアイボルト１８に絶縁棒２６の先端のフック３０（図１１）を係止して操作することによって行うことができる。

図６〜図８は、このような調整部材１４による渦電流の発生を調整するための使用状態を示しており、図６は最大使用時、図７は中程にまで差し込んだ中間使用時、図８は最小限の殆ど差し込みがゼロの不使用時である。調整部材１４は、図６の最大使用時の状態から図８の最小限の不使用時の状態まで、無段階に調整可能である
調整部材１４は、ヒータ部材１２の切欠部２１の切込み２２に、差し込み・引き出し自在に取付けられており、調整部材１４が抜け出るのを防止するため、切込み２２の内側、すなわち後面側にストッパ２４が、外側の前面側にストッパ２５が夫々取付けられて、例えば溶接して固着されている。また、ストッパ２４、２５を設ける代わりに、切込み２２の一部をカシメル等して調整部材１４の差し込み過ぎと抜け出しを防止することもできる。

このような調整部材１４は、例えば鉄板のような板状部材で作られて、後面側に左右に突出する係止部１５が設けられている。この係止部１５は、調整部材１４を十分に差し込んだ時に、調整部材１４が孔２０内に突き出るのを防止するように切込み２２のストッパ２４と係合すると共に、調整部材１４を抜き出す方向に引き出す時に、調整部材１４がヒータ部材１２の切込み２２から抜け出て抜け落ちるのを防止するように、切込み２２の前面側のストッパ２５と係合するように形成されている。

従って、調整部材１４は、切込み２２に沿って滑動自在で、差込み、抜き出し可能に自由に位置を移動するように滑動することができ、これによって調整部材１４における渦電流の発生を好適に調整することができる。

すなわち、使用時に、調整部材１４を切込み２２に沿って移動して、例えば最も奥にまで差し込んだ最大使用時（図６）、中程にまで差し込んだ中間使用時（図７）、及び最小限の殆ど差し込みがゼロの不使用時（図８）の３つの状態に調整することが可能である。渦電流は、調整部材１４を最も奥にまで差し込んだ最大使用時において発生が多く、中程にまで差し込んだ中間使用時には渦電流の発生が少なくなり、更に、差し込みが略ゼロの不使用時の状態では渦電流の発生は殆んど無い。従って、図６の最大使用時の状態から図８の不使用時の状態にまで、調整部材１４の差込量に応じて渦電流の発生を略無段階に調整することが可能である。

また、切込み２２は、断面形状がコの字形に限らず、案内溝や案内路として作用することのできる他の任意な断面形状に形成することができ、使用時に、調整部材１４を滑動させることによって、どの状態に調整部材１４を配置して位置させることが可能であるか、が重要である。

アイボルト１８は、調整部材１４を移動操作するために調整部材１４の前面部に取付けられており、リング部分１８ａとボルト部分１８ｂとを有し、ねじの切られたボルト部分１８ｂを調整部材１４のねじ孔に螺合して取付けたり、或いは調整部材１４の上面または下面に溶接して取付けることができるものである。ねじによる螺合の場合には、ねじ着用のねじ孔を設けるために調整部材１４に十分な厚さが必要であるが、溶接の場合には、アイボルト１８のボルト部分１８ｂを調整部材１４の上面または下面に溶接するために調整部材１４の厚さが少なくて良く、ねじ着する場合ほどに調整部材１４を厚くする必要が無い。更に、アイボルト１８は、頭部のリング部分だけとしてリング部分を調整部材１４の前面部に溶接することもできる。

バイメタルスイッチ１６は、ヒータ部材１２の孔２０の他方の側に形成されたスリット２３に設けられ、接点部材１６ａと、異種金属を貼り合せて形成されたバイメタル部材１７とから成り、常時、図９のようにバイメタル部材１７が固定の接点部材１６ａと接触しており、所定の温度以上になった動作時に、バイメタル部材１７が変形して固定側の接点部材１６ａから離れるので、バイメタルスイッチ１６がスイッチとして作用する（図１０）。

図１１は、調整部材１４を絶縁棒２６により操作する状態を示している。アイボルト１８が取付けられた調整部材１４を滑動操作するため、絶縁棒２６は、握り部２７と、鍔２８と、操作棒部分２９と、操作棒部分２９の先端のフック３０とを有し、適宜な絶縁材料によって作られている。

この絶縁棒２６は、握り部２７を握って先端のフック３０を、調整部材１４のアイボルト１８の孔１９に係止して調整部材１４を滑動させることができるように形成されている。また、鍔２８は、握り部２７を握る操作者の手を保護するように作用する。更に、操作棒部分２９の先端部を面取りして他の部分に当らないように操作できるのが好適である。

従って、絶縁棒２６によって調整部材１４を引出し操作して、ヒータ部材１２における渦電流の発生を調整することができ、調整部材１４の引出し量が少なければ、渦電流の発生が多く、引出し量が多ければ、渦電流の発生が少なくなり、渦電流の発生量に応じてヒータ部材１２の発熱量を調整することが可能となる。

以上、本発明を一実施例について説明したが、本発明はこの実施例に限定されることなく、種々の変更や変形がなし得るものである。

渦電流を利用したヒータを有する配電箱の斜視図である。 ヒータ部材の平面図である。 図２のヒータ部材の正面図である。 配電箱内の電力ケーブルに対して設置されたヒータ部材の平面図である。 図４の電力ケーブルとヒータ部材の縦断面図である。 調整部材の最大使用時の平面図である。 図６の調整部材の中間使用時の平面図である。 図６の調整部材の不使用時の平面図である。 ヒータ部材におけるバイメタルの接触時の断面図である。 図９のバイメタルの動作時の断面図である。 調整部材を絶縁棒により操作する状態を示す図である。

符号の説明

１…配電箱、２，３…電力ケーブル、４，５…開閉器、１０…渦電流ヒータ、１２…ヒータ部材、１４…調整部材、１５…係止部、１６…バイメタルスイッチ、１６ａ…接点部材、１７…バイメタル部材、１８…アイボルト、２０…孔、２１…切欠部、２２…切込み、２３…スリット、２４，２５…ストッパ、２６…絶縁棒、２７…握り部、２８…鍔、２９…操作棒部分、３０…フック。

Claims (4)

1. 配電箱内にある電力ケーブル又は接続導体が電気的に絶縁した状態で貫通する孔を有し、前記電力ケーブル又は接続導体を流れる電流によって生じる渦電流を利用して発熱する材料で作られたヒータ部材を具備することを特徴とするヒータ。
2. 請求項１記載のヒータにおいて、前記ヒータ部材は、前記孔から一側辺まで延びた切欠部と、該切欠部に移動可能に配設された調整部材とを有することを特徴とする請求項１記載のヒータ。
3. 請求項２記載のヒータにおいて、前記調整部材を前記切欠部から引出す方向に移動して前記切欠部を開放すると、前記ヒータ部材における渦電流の発生が阻止されることを特徴とするヒータ。
4. 請求項２記載のヒータにおいて、前記ヒータ部材の他方の側辺部に前記孔と連通するスリットが設けられ、該スリットにバイメタルスイッチが配置されたことを特徴とするヒータ。

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