JP2009280995A - スイッチギヤの扉ロック構造 - Google Patents

Abstract

【課題】扉の開閉操作が簡単に行え、且つ、多点部で筐体に係止できるスイッチギヤの扉ロック構造を得る。
【解決手段】スイッチギヤを構成する箱体パネル２１の開口部の取付面２１ａに取り付けられた扉２と、扉２の周縁の屈曲部２ａの内側にスライド自在に取り付けられ、取付面２１ａと対向する側に複数の係合穴２２ｂを有し、扉２に設けられたハンドル６の開閉動作に連動してスライドするスライドプレート２２と、係合穴２２ｂに対応させて箱体パネル２１の取付面２１ａに配設されたロックボルトとを備え、扉２が閉じられてハンドルが閉位置にあるときは係合穴２２ｂがロックボルトに係止し、開位置にあるときは係止が外れるように構成した。
【選択図】図３

Description

この発明は、金属閉鎖形スイッチギヤに使用される扉のロック構造に関し、特に、内部アーク事故等による圧力上昇に耐え得るような扉ロック構造に関するものである。

スイッチギヤにおいて、小動物の侵入、過電圧、誤操作等により発生する内部アーク事故は、その発生により装置内部の圧力を上昇させたり局部的な過熱を発生させ、装置に機械的又は熱的に大きなストレスを与える。
このような現象に耐え得るように工夫した従来の技術として、例えば、箱体の内部が、主回路機器室，制御機器室，母線室等に区画されて構成されたスイッチギヤにおいて、各室から、箱体の天井部へ放圧できる通路を確保し、天井部に放圧板を備えたスイッチギヤが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、箱体正面部の扉のヒンジ側と反対側に複数のパネルボルト(つまみ式ボルト)を設ける対策を施して、扉の締め付けを強固にした技術も周知である。

特開平１０−３２２８１１号公報（第２頁、図１）

上記のように、スイッチギヤの内部が異常に圧力上昇したときは、内部圧力を積極的に放圧させると共に、扉が開放した場合に人体に接触する可能性のある前面扉部及び後面カバー部は防爆構造にするような対策がとられている。このうちの扉部に関して、従来のような、多数点のパネルボルトで正面扉を固定するような構造では、現地での据付・メンテナンス作業時に、各扉の全てのパネルボルトのつまみを回し、外した上で扉を開けなければならず（扉を閉める際も同様の作業が必要）、作業時間が長くかかってしまうという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、扉の開閉操作が簡単に行え、且つ、多点部で筐体に係止できる扉ロック構造を得ることを目的とする。

この発明に係わるスイッチギヤの扉ロック構造は、スイッチギヤにおける筐体の開口部の取付面に開閉自在に取り付けられ、周縁に断面コの字状の屈曲部が形成された扉と、屈曲部の内側にスライド自在に取り付けられ、取付面と対向する側に複数の係合穴を有し、扉に設けられたハンドルの開閉動作に連動してスライドするスライドプレートと、係合穴に対応させて取付面に配設された複数のロックボルトとを備え、扉が閉じられてハンドルが閉位置にあるときは係合穴がロックボルトに係止し、開位置にあるときは係止が外れるように構成したものである。

この発明のスイッチギヤの扉ロック構造によれば、扉の屈曲部に設けられてハンドルの開閉動作に連動するスライドプレートの複数の係合穴と、筐体開口部の取付面側に配設されたロックボルトとを、ハンドルが閉位置のときに係止させ、開位置のときに係止を外すようにしたので、ハンドルの回動操作だけで扉を複数の係止点でロックでき、扉を強固に固定することができる。このため、内部アーク事故発生等により筐体の内部圧力が急上昇したときに扉にかかる大きな荷重を多数点の係止部で分散させることができるので、扉が不用意に開いたり破損したりするのを防止でき、安全性が向上する。
また扉周縁の屈曲部の小さなエリア内でロック構造を構成できるので、扉構造の省スペース化が図られ、内部の機器収容エリアを大きく確保できる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による扉ロック構造を用いた金属閉鎖形スイッチギヤを示す構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。図２は図１の制御ユニット部を示す斜視図である。また、図３は、図２の扉の詳細図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は裏面図である。図４は、扉に対向する筐体の扉取付面を示す正面図である。また、図５は、図３のＶ−Ｖから見た要部断面図である。

まず図１によりスイッチギヤの全体構成について説明する。金属閉鎖形スイッチギヤは、全体が金属製の筐体１で覆われており、前面側には図１（ａ）のように、上段扉２、中段扉３、下段扉４がヒンジ５により開閉可能に設けられている。また、各扉には開閉用のハンドル６が設けられている。
スイッチギヤ内部は複数のコンパートメントに区画されており、上段扉２の内側は制御室７、中段扉３の内側は遮断器室８、下段扉４の内側はケーブル室９、また、遮断器室８の背面側の上方は主母線室１０となっている。

制御室７には制御機器（図示せず）が収納されている。
遮断器室８には、引出形の遮断器１１が収納され、前面側へ引き出し可能となっている。遮断器室８の後壁には、上下に所定の間隔を隔てて、内部に断路部を内蔵した母線側ブッシング１２、及び同様に構成されたケーブル側ブッシング１３が固設されており、遮断器１１がブッシング部で着脱可能となっている。
主母線室１０には、３相の主母線導体１４が支持碍子１５に支持されて収納されており、分岐母線によって母線側ブッシング１２に接続されている。
ケーブル室９は、主回路ケーブル１６が接続される区画であり、主回路ケーブル１６は分岐導体によって、ケーブル側ブッシング１３に接続されている。
なお、この図１に示すスイッチギヤの内部構成は一般的な構成の一例を示したものであり、これに限定するものではない。

次に、図１を用いて内部アーク事故の現象を説明する。小動物の侵入、過電圧、誤操作等により内部アーク事故が発生する可能性のある部位として、遮断器室８、ケーブル室９、主母線室１０が想定される。内部アーク事故発生時には、装置内部の圧力が急上昇し、図中に矢印で示すように、スイッチギヤの外装面(正面扉２、３，４等)に過大の圧力を加える。この内部圧力の上昇を低減させる手段として、筐体１の天井部に放圧板１７を設けている。放圧板１７により内部圧力を放圧させる技術に関しては、背景技術の項で例示した特開平１０−３２２８１１号公報等に開示されており、公知技術である。本実施の形態の発明は、扉に加わる内部圧力に対し、扉をロックして不用意に扉が開放しないようにした点に特徴を有するものである。

そこで、制御室７と上段扉２を含む制御室ユニット部を例に挙げて扉ロック構造を説明する。
図２は、図１の制御室７部分の斜視図である。図２において、制御室ユニット部は、箱体パネル２１（筐体１の一部であるが説明の便宜上、箱体パネルと称する）の開口部の取付面２１ａに、ヒンジ５により開閉動作が可能な上段扉２（以下、単に扉２と略す）が設けられ、制御器具が収納された制御室７を基本構成としている。ハンドル６を矢印のように回動させることで、扉が開閉できるようになっている。

図３〜図５により扉のロック構造の詳細について説明する。扉２は、図５に示すように、周縁（少なくとも後述のスライドプレートが配設される辺）に、断面コの字状の屈曲部２ａが形成されている。この屈曲部の内側に、断面Ｌ字状のスライドプレート２２（詳細は後述する）が、屈曲部２ａの側面に固定したガイド部材にガイドされて、上下方向にスライド自在に取り付けられている。このスライド構造は、図３（ａ）に示すように、スライドプレート２２に設けた長穴２２ａが、屈曲部２ａの側面に設けたガイド部材であるガイドボルト２３にガイドされて、上下方向にスライドするようになっている。ガイドボルト２３は、締付側に段付ナットを用いて、その段差部にスライドプレート２２を挟み込んで構成しているが、これに限定するものではない。

図３（ｂ）に示すように、扉２の裏面側のハンドル軸にはハンドルリンク２４が固着されており、このハンドルリンク２４は、スライドプレート２２に固着されたピン２５と係合している。したがって、ハンドル６の開閉動作によりスライドプレート２２が上下動するようになっている。
更に、断面Ｌ字状のスライドプレート２２の、図３（ｂ）に見える面（箱体の取付面２１ａとの対向側）には、係合穴２２ｂ（詳細は後述する）が形成されている。
一方、図４に示す箱体パネル２１の取付面２１ａには、上記のスライドプレート２２の係合穴２２ｂに対応させてロックボルト２６（詳細は後述する）が設けられている。

図６は、スライドプレート２２の詳細図である。（ａ）は図３（ａ）に見える側の裏面側から見た図であり、（ｂ）は図３（ｂ）に見える側から見た図である。（ｃ）はこれを斜視図で表したものである。（ａ）に示す面には、ガイドボルト２３とスライド可能に係合する長穴２２ａが形成されている。一方（ｂ）に示す面には、ロックボルト２６と係合する係合穴２２ｂが形成されている。係合穴２２ｂは、ロックボルト２６の頭部が通る大径部と軸部のみが通る小径部とをテーパ形状で滑らかに連結した長穴である。以下の説明では、係合穴２２ｂの大きい方を大径部、小さい方を小径部と呼ぶことにする。なお、大径部と小径部とを滑らかなテーパ形状とすることで、スライド動作を滑らかにするが、扉２を箱体パネル２１へ組立てるとき、組立誤差を吸収する効果も期待できる。
また、このスライドプレートに２２は、ハンドルリンク２４と係合するピン２５を有する取付板２７が溶接等で固着されている。

上記のスライドプレート２２の係合穴２２ｂに対応し、扉２の屈曲部２ａの裏面側に折り曲げられた面（取付面と対向する面）には、図３（ｂ）に示すように、ロックボルト貫通穴２８が設けられている。このロックボルト貫通穴２８は、スライドプレート２２が図３で上方に移動したとき、係合穴２２ｂの大径部と一致し、この位置が、箱体パネル２１側の取付面２１ａに設けたロックボルト２６の位置と同じ位置となっている。

図７は、ロックボルト２６の詳細図である。（ｂ）は正面図、（ａ）はその左側面図、（ｃ）は右側面図である。
一端側にスライドプレート２２と係合する頭部２６ａを有し、頭部２６ａの軸部側にはテーパ面２６ｂが形成され、途中に箱体パネル２１との係止部２６ｃが形成され、その先はねじ部２６ｄになっている。係止部２６ｃには、スパナの掛かり面を設けている。
なお、ロックボルトはこの形状に限定するものではなく、テーパ面を持たないものでも良く、また、段付きボルトのようなものでも良い。

次に、動作について説明する。
ハンドル６が「開」の状態ではスライドプレート２２は上方に移動しており、スライドプレート２２の係合穴２２ｂの大径部と扉２の屈曲部２ａに形成したロックボルト貫通穴２８とが一致している。この状態で扉２を閉めると、ロックボルト貫通穴２８及び係合穴２２ｂの大径部にロックボルト２６の頭部２６ａが貫通するので、扉２を箱体パネル２１の取付面２１ａに当接するまで閉めることができる。

次に、ハンドル６を「閉」の方向に回すとスライドプレート２２が下方にスライドする。この動作で、スライドプレート２２の係合穴２２ｂの小径部がロックボルト２６の軸部にはまり込むので、ロックボルト２６の頭部２６ａは、屈曲部２ａのロックボルト貫通穴２８が形成された部分の板材を挟んで係合穴２２ｂの小径部に係止され、扉２は取付面２１ａに堅固にロックされることになる。更に、ロックボルト２６は、頭部２６ａとそれに続く軸部との間にテーパ面２６ｂが形成されているので、扉２が取付面２１ａに押し付けられる。
ハンドル６を開方向に回動させたときは、逆にスライドプレート２２は上方に移動し、スライドプレート２２の係合穴２２ｂの大径側とロックボルト貫通穴２８とが一致し、ロックボルト２６の頭部２６ａが抜けるため係止が外れて扉２を開くことができる。

このように、扉２と箱体パネル２１とが複数箇所で、且つ、扉板を挟んで係合が保たれるので、盤内の圧力が上昇し扉面に大きな荷重がかかっても、複数箇所の係止部で荷重を分散させることができ、防爆性に優れた扉ロック構造が得られる。

なお、スライドプレートとガイドボルトとは３箇所でスライド可能に取り付けたが、２箇所以上あれば良い。また、係合穴とロックボルトの係合箇所は５箇所としたが、これも内部アークにより発生する圧力上昇値に応じて任意に決定すれば良い。
また、以上の説明では、制御ユニットの前面扉に扉ロック構造を適用した場合について説明したが、筐体前面の全扉に適用することができる。また逆に、盤内で内部アーク事故等により圧力上昇が発生すると予想される任意の扉に選択的に適用してもよい。そうすることで、製作コストの低減を図ることができる。

また、本実施の形態では、ロックボルト２６を箱体パネル２１の扉取付面２１ａ側に設けている。ロックボルト２６をスライドプレート２２側に設け、扉取付面２１ａ側に係合穴を設けることも考えられるが、ロックボルト２６を箱体パネル２１の扉取付面２１ａ側に設けた理由は、内部アーク発生時に生じる高圧ガスが、大きな係合穴から外部に吹き出さないようにするためである。更に、だるま穴のような変形の係合穴を扉取付面２１ａ側に設けた場合は加工が面倒になるが、本実施の形態のようにスライドプレート２２側に設けることで加工が容易となる。
また、スライドプレート２２を扉２の屈曲部２ａにガイドボルト２３でスライド可能に設けているのは、扉２の内側にできるだけ広い面積を確保するためである。一般的に、扉の内側は制御器具や配線等の取付けに使用されるので、できるだけ広い面積が確保されることが望ましい。本実施の形態の構造によれば、スライドプレートを用いる場合でも、扉の内側を最大限に有効利用できる。

以上のように、実施の形態１のスイッチギヤの扉ロック構造によれば、スイッチギヤにおける筐体の開口部の取付面に開閉自在に取り付けられ、周縁に断面コの字状の屈曲部が形成された扉と、屈曲部の内側にスライド自在に取り付けられ、取付面と対向する側に複数の係合穴を有し、扉に設けられたハンドルの開閉動作に連動してスライドするスライドプレートと、係合穴に対応させて取付面に配設された複数のロックボルトとを備え、扉が閉じられてハンドルが閉位置にあるときは係合穴がロックボルトに係止し、開位置にあるときは係止が外れるように構成したので、ハンドルの回動操作だけで扉を複数の係止点でロックでき、扉を強固に固定することができる。このため、内部アーク事故発生時等により筐体の内部圧力が急上昇したときに扉にかかる大きな荷重を多数点の係止部で分散させることができるため、扉が不用意に開いたり破損したりするのを防止でき、内部事故発生時の安全性が向上する。
また扉周縁の屈曲部の小さなエリア内でロック構造を構成できるので、扉構造の省スペース化が図れ、内部の機器収容エリアを大きく確保できる。

また、スライドプレートは、Ｌ字状の断面を有し、一面側に扉の屈曲部に設けられたガイド部材とスライド可能に係合する長穴が形成され、他面側にロックボルトと係合する複数の係合穴が形成され、係合穴の形状は、ロックボルトの頭部が通る大径部と軸部のみが通る小径部とを連結した長穴としたので、扉周縁の屈曲部の板部を挟んでスライドプレートの係合穴とロックボルトとが掛かり合い、ハンドル閉時に扉を強固に固定することができる。

また、ロックボルトは、頭部とそれに続く軸部との間にテーパ面が形成されているので、扉が取付面に押し付けられて、内部アーク発生時に生じる高温ガスが外部へ吹き出すのを防止できる。更に、このテーパ面によって、扉を筐体の開口部に組み付けるときに、扉の厚み方向の組み立て公差を吸収することができるので、組立調整が容易となる。

実施の形態２．
図８は実施の形態２によるスイッチギヤの扉ロック構造を示す図であり、（ａ）はハンドル「開」のとき、（ｂ）はハンドル「閉」のときを示している。なお、図８では、扉と箱体パネルの一部の図示を省略し、内側のスライドプレート部が見える状態で示している。実施の形態１とはハンドル部のみが異なるので、異なる部分を中心に説明する。また、同等部分は同一符号で示し説明を省略する。

本実施の形態では、扉２のハンドルとして、前後駆動式埋込型扉ハンドル２９（以下、ハンドル２９と略す）を使用するものである。ハンドル２９は市販品を使用でき、ハンドル２９にはその機能の一部としてリンク３０が装備されている。このリンク３０は、ハンドルの内側に設けられたピンを有するスライド板と連動し、ハンドル２９を開閉動作するとスライド板が上下にスライドするような構造となっている。スライドプレート３１はこのリンク３０のスライド板に直接取り付ける。これにより、ハンドル２９の開閉動作に連動してスライドプレート３１が上下にスライドする。図８（ａ）のハンドル開状態から矢印のようにハンドル２９を押し込むと、スライドプレート３１は矢印のように上方にスライドし、（ｂ）の状態になって、係合穴（図示せず）の小径部がロックボルト２６の頭部に係止する。なお、スライドプレート３１の係合穴は、実施の形態１のスライドプレート２２の係合穴２２ｂとは、大径部と小径部の方向が逆になっている。
それ以外の基本的な構造および動作は実施の形態１と同様なので説明は省略する。本構造により、ハンドル２９が閉時に堅固に扉を固定できる。

以上のように、実施の形態２のスイッチギヤの扉ロック構造によれば、ハンドルは前後駆動式ハンドルを使用し、このハンドルの引き出しと押し込みの動作に連動して上下動する動きを利用してスライドプレートをスライドさせるようにしたので、前後駆動式ハンドルのリンク機構を利用して、実施の形態１と同等の効果が得られ、且つ、扉ロック構造を簡単に構成することができる。

実施の形態３．
図９は実施の形態３によるスイッチギヤの扉ロック構造の扉の裏面図であり、図１０は、扉に対応する箱体パネルの正面図である。但し、図９では、扉の屈曲部の裏面側に折り曲がった部分の図示を省略し、スライドプレートが裏面側から見える状態を表している。各図とも、実施の形態１と同等部分は同一符号で示して説明は省略し、相違点を中心に説明する。

基本的な相違点は、スライドプレートを垂直方向だけでなく、扉上部と下部の水平方向にも配設した点である。
図９において、矩形状をした扉２のハンドル６近傍の側辺の屈曲部の内側に、垂直方向のスライドプレート３２が、図示しないガイドボルトにガイドされてスライド自在に配設されている。また、扉の上辺の屈曲部の内側には、水平方向のスライドプレート３３が配設され、下辺の屈曲部の内側には水平方向のスライドプレート３４が配設されている。各スライドプレート３２〜３４の、取付面２１ａと対向する側には、それぞれ複数の係合穴２２ｂが形成されている。なお、係合穴２２ｂの方向は上辺と下辺で方向が逆になっている。
垂直方向のスライドプレート３２と水平方向のスライドプレート３３，３４とは、変向連結部材３５で連結されている。変向連結部材３５としては、例えば、自転車で使用しているようなチェーンをガイド部でガイドさせたものを使用するが、これに限定するものではなく、例えばリンク機構で構成しても良い。

一方、図１０に示すように、箱体パネル２１の取付面２１ａには、各スライドプレートの係合穴２２ｂと対応する位置に、ロックボルト２６が上下のフレーム部にも設けられている。
このような構成において、扉２の開状態から、扉を閉めてハンドル６を閉方向に回動させると、各スライドプレート３２〜３４は、図９に矢印で示すような方向に一体的にスライドして図９のような状態になり、各スライドプレートの係合穴２２ｂは各ロックボルト２６と係止することにより、扉２を全周で堅固に固定することができる。

以上のように、実施の形態３によれば、スライドプレートは、扉のハンドル近傍の側辺と上辺及び下辺の３方の屈曲部に配設され、各スライドプレート間は変向連結部材で連結され、ハンドルの開閉動作に連動して各スライドプレートが一体的にスライドするように構成したので、一度のハンドル操作だけで、扉を３辺の多数点で強固に固定することができる。このため、簡単な構成で防爆性に優れた扉ロック構造を提供できる。

この発明の実施の形態１による扉ロック構造を用いたスイッチギヤを示す構成図である。 図１の制御ユニット部を示す斜視図である。 図２の扉の詳細図である。 図２の扉に対向する筐体の扉取付面を示す正面図である。 図３のＶ−Ｖから見た要部断面図である。 図３のスライドガイドの詳細図である。 図４の扉ロックボルトの詳細図である。 この発明の実施の形態２によるスイッチギヤの扉ロック構造を示す側面図である。 この発明の実施の形態３によるスイッチギヤの扉ロック構造の扉の裏面図である。 図９の扉に対向する箱体パネルを示す正面図である。

符号の説明

１ 筐体 ２ 上段扉（扉）
２ａ 屈曲部 ３ 中段扉
４ 下段扉 ５ ヒンジ
６ ハンドル ７ 制御室
８ 遮断器室 ９ ケーブル室
１０ 主母線室 １１ 遮断器
１２ 母線側ブッシング １３ ケーブル側ブッシング
１４ 主母線導体 １５ 支持碍子
１６ 主回路ケーブル １７ 放圧板
２１ 箱体パネル ２１ａ 扉取付面
２２ スライドプレート ２２ａ 長穴
２２ｂ 係合穴 ２３ ガイドボルト
２４ ハンドルリンク ２５ ピン
２６ ロックボルト ２６ａ 頭部
２６ｂ テーパ面 ２６ｃ 係止部
２６ｄ ねじ部 ２７ 取付板
２８ ロックボルト貫通穴 ２９ 前後駆動式埋込型扉ハンドル
３０ リンク ３１〜３４ スライドプレート
３５ 変向連結部材。

Claims (5)

1. スイッチギヤにおける筐体の開口部の取付面に開閉自在に取り付けられ、周縁に断面コの字状の屈曲部が形成された扉と、前記屈曲部の内側にスライド自在に取り付けられ、前記取付面と対向する側に複数の係合穴を有し、前記扉に設けられたハンドルの開閉動作に連動してスライドするスライドプレートと、前記係合穴に対応させて前記取付面に配設された複数のロックボルトとを備え、
   前記扉が閉じられて前記ハンドルが閉位置にあるときは前記係合穴が前記ロックボルトに係止し、開位置にあるときは前記係止が外れるように構成したスイッチギヤの扉ロック構造。
2. 請求項１記載のスイッチギヤの扉ロック構造において、前記スライドプレートは、Ｌ字状の断面を有し、一面側に前記扉の屈曲部に設けられたガイド部材とスライド可能に係合する長穴が形成され、他面側に前記ロックボルトと係合する複数の前記係合穴が形成され、前記係合穴の形状は、前記ロックボルトの頭部が通る大径部と軸部のみが通る小径部とを連結した長穴としたことを特徴とするスイッチギヤの扉ロック構造。
3. 請求項１又は請求項２記載のスイッチギヤの扉ロック構造において、前記ロックボルトは、前記頭部とそれに続く前記軸部との間にテーパ面が形成されていることを特徴とするスイッチギヤの扉ロック構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のスイッチギヤの扉ロック構造において、前記ハンドルは前後駆動式ハンドルが用いられ、このハンドルの引き出しと押し込みの動作に連動して上下動する動きを利用してスライドプレートをスライドさせるようにしたことを特徴とするスイッチギヤの扉ロック構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のスイッチギヤの扉ロック構造において、前記スライドプレートは、前記扉のハンドル近傍の側辺と上辺及び下辺の３方の前記屈曲部に配設され、前記各スライドプレート間は変向連結部材で連結され、前記ハンドルの開閉動作に連動して前記各スライドプレートが一体的にスライドするように構成されたことを特徴とするスイッチギヤの扉ロック構造。

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