JP2019149908A - 母線の配置構造、およびそのように配置された母線を備えた閉鎖配電盤 - Google Patents

Abstract

【課題】前後方向の奥行きが制限されたスペースに母線を配置する場合であっても母線の発熱による温度上昇を抑制することができる母線の配置構造、および、そのように配置された母線を備えた閉鎖配電盤を提供する。【解決手段】本実施形態の母線の配置構造では、閉鎖配電盤１内に収容される各相の水平母線５を、当該水平母線５を配置可能な領域の全体を利用して、上下方向に互いに等間隔となるように配置し、各相の水平母線５をできる限り離間した状態となるようにする。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電源に接続される複数相の母線を配置する配置構造、およびそのように配置された母線を備えた閉鎖配電盤に関する。

従来、例えば三相交流電源に接続された水平母線と、その水平母線に接続された垂直母線とを収容する閉鎖配電盤が知られている。このような閉鎖配電盤は、電力が供給された際に母線が発熱することから、例えば特許文献１では、複数組の垂直母線を設けることで発熱を抑えることが提案されている。

特許第６１７３５７９号公報

ところで、近年では、閉鎖配電盤の高集積化に伴って、供給する電力の定格を引き上げることが求められている。

しかしながら、定格を引き上げた場合、新たな問題が発生することが判明した。具体的には、定格を引き上げたことにより母線にはより大きな電流が流れることから、母線自体の発熱に加えて、近傍の導体が誘導加熱されて発熱し、閉鎖配電盤内の温度が要求仕様を超えて上昇してしまうおそれがあることが判明した。

そこで、前後方向の奥行きが制限されたスペースに母線を配置する場合であっても母線の発熱による温度上昇を抑制することができる母線の配置構造、および、そのように配置された母線を備えた閉鎖配電盤を提供する。

実施形態の母線の配置構造は、盤内に配置される各相の水平母線を、当該水平母線を配置可能な領域の全体を利用して垂直方向に互いに等間隔となるように配置した。
実施形態の閉鎖配電盤は、上記した母線の配置構造で配置された水平母線を備えた。

実施形態の母線の配置構造および閉鎖配電盤を側面視にて模式的に図 母線の配置構造および閉鎖配電盤を背面側からの正面視にて模式的に示す図 母線の配置構造および閉鎖配電盤を平面視にて模式的に示す図 他の母線の配置構造および閉鎖配電盤を側面視にて模式的に図 他の母線の配置構造および閉鎖配電盤を背面側からの正面視にて模式的に示す図 複数の閉鎖配電盤間を接続する接続態様を模式的に示す図

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態による閉鎖配電盤１は、図１に示すように上下方向に長く、図２および図３に示すように前後方向および左右方向が概ね同じ長さに形成された直方体状の筐体２を備えている。以下、図１から図３に示すように、閉鎖配電盤１の上下方向を縦方向とも称し、前後方向を奥行き方向とも称して説明する。

この閉鎖配電盤１は、図１に示すように、前板２ａ側に機器収容室３を備えており、例えばモータ制御装置の機器を上下方向に複数個収容可能になっている。また、閉鎖配電盤１は、後板２ｂ側に母線収容室４が設けられている。そして、各機器に電力を供給するための導体である水平母線５と垂直母線６とは、この母線収容室４の内部に収容されている。換言すると、各母線は、前後方向の奥行き等が制限されたスペースに収容されている。このとき、各水平母線５は、後述する母線の配置構造に従った配置で収容されている。

閉鎖配電盤１の後板２ｂつまりは閉鎖配電盤１において水平母線５と対向する側の外板には、下端側に位置して外部に連通する吸気口７と、上部側に位置して外部に連通する排気口８とが設けられている。これら吸気口７および排気口８は、例えば後板２ｂにスリットを形成したり、後板２ｂに開口を形成して網部材やフィルタ部材等により目張り可能にしたりすること等によって形成されている。

このとき、排気口８は、最上段に配置される水平母線５よりも上方に位置するように、下端が概ね最上段の水平母線５とほぼ同じかそれよりも上方になるように設けられている。換言すると、最上段側に配置される相の水平母線５は、後板２ｂに設けられている排気口８よりも、より詳細に言えば排気口８の上端よりも下方側に位置するように配置されている。

一方、吸気口７は、最下段に配置される水平母線５よりも下方に位置するように、上端が概ね最下段の水平母線５とほぼ同じかそれよりも下方になるように設けられている。換言すると、最下段側に配置される相の水平母線５は、後板２ｂに設けられている吸気口７よりも、より厳密に言えば吸気口７の下端よりも上方側に位置するように配置されている。

また、水平母線５は、本実施形態では三相４線式の配線にて、図示しない単一系統の電源に接続されている。そのため、閉鎖配電盤１には、図２に示すように、いわゆるＲ相、Ｓ相およびＴ相の３相分の３本と、中点に対応するＮ相の１本のとの合計４本の水平母線５が設けられている。なお、図２では、垂直母線の図示を省略している。この各水平母線５は、閉鎖配電盤１内に設けられている導体接続板９を利用して、図１に示すように、導体接続板９と後板２ｂとの間であって導体接続板９寄りに配置されている。

また、水平母線５は、母線収容室４内において水平母線５を配置可能な上下方向の範囲を示す領域（Ｒ。図２参照）の全体を利用して、上下方向に互いに等間隔となるように配置されている。閉鎖配電盤１は、内部に配置する母線は、絶縁を確保するために、上板２ｃおよび底板２ｄとの間の距離が安全規格や設計仕様等により予め定められているため、母線を配置可能な上限の位置と下限の位置とが定まることになる。

そして、水平母線５は、その上限の位置と下限の位置との間、つまりは、水平母線５を配置可能な領域内に配置されることになる。本実施形態では、最上段の水平母線５は、できるだけ領域の上方寄りに位置するように配置され、最下段の水平母線５は、できるだけ領域の下方寄りにはいちされ、閉鎖配電盤１の上方から順にＮ相、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の順番で、互いの距離がＬ１となる等間隔に配置されている。

このように、各相の水平母線５を、当該水平母線５を配置可能な領域の全体を利用して上下方向に互いに等間隔となるように配置する構造が、本実施形態による母線の配置構造の基本となる。ただし、最上段の水平母線５は、必ずしも配置可能な領域の上限の位置に配置される構成に限らず、上限の位置よりも下方であれば、配置可能な領域の上限の近傍に配置する構成とすることができる。同様に、最下段の水平母線５も、領域の下限の位置に配置する構造に限らず、下限の位置よりも上方であればその近傍に配置する構成とすることができる。

換言すると、配置可能な領域の全体を利用する構成とは、配置可能な領域の上限および下限に母線を配置する構成以外にも、配置可能な領域の上限の近傍および下限の近傍に母線を配置する構成も含んでいる。なお、三相３線式の配線にて電源に接続される場合には、水平母線５は、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の３相分の３本が設けられる。この場合、上から順にＲ相、Ｓ相、Ｔ相の順で配置する場合には、Ｒ相の水平母線５をできるだけ配置可能な領域の上限寄りに配置し、Ｓ相の水平母線５を上下方向における概ね中央に配置し、Ｔ相の水平母線５をできるだけ配置可能な領域の下限寄りに配置することになる。

この水平母線５は、図３に拡大して示すように、各相がそれぞれ複数の平板状の個別導体５ａで構成されている。水平母線５を構成する各個別導体５ａは、前後方向に互いに離間した状態で、固定接続導体１０により互いに電気的に接続された状態で導体接続板９に固定されている。この固定接続導体１０は、水平母線５を構成する各導体を離間した状態で互いに接続する導体に相当する。

また、本実施形態では、固定接続導体１０は、各水平母線５を導体接続板９に取り付ける治具としても機能する。ただし、固定接続導体１０は、治具となる部位を一体に形成した構造とすることもできるし、治具とは別体で形成し、固定接続導体１０を治具に取り付ける構造とすることもできる。

垂直母線６は、本実施形態では各各相に対して１本ずつ設けられている。つまり、本実施形態の場合、閉鎖配電盤１内には、１組つまりは４本の垂直母線６が設けられている。各垂直母線６は、それぞれ母線接続導体１１によって間接的に水平母線５に接続されている。この母線接続導体１１は、水平母線５と当該水平母線５に接続される垂直母線６との間を接続する導体に相当する。なお、三相３線式の配線にて電源に接続される場合には、垂直母線６は、１組つまりは３本が設けられることになる。

また、各垂直母線６は、図３に示すようにＬ字状に形成されており、上下方向に配設された個別のダクト１２内にそれぞれ配置されている。このダクト１２は、概ね四角い筒状に形成されており、機器の接続端子に対応する位置にそれぞれ開口が形成されている。そのため、機器収容室３に収容される機器は、前方から挿入して後方へ押し込むことにより、端子部が垂直母線６のＬ字状の短辺と噛み合うことで電源が供給される。
次に、上記した構成の作用および効果について説明する。

前述のように、高集積化に伴って閉鎖配電盤１に供給する電力の定格を引き上げると、母線にはより大きな電流が流れることから、近傍の導体が誘導加熱されて閉鎖配電盤１内の温度が要求仕様を超えて上昇してしまうおそれがある。特に、水平母線５は、閉鎖配電盤１内への電力の供給元であり、消費される電力の全てが通過することになるため、近傍の導体を誘導加熱するおそれが大きくなっている。このとき、近傍の導体としては、他の母線だけでなく、閉鎖配電盤１の筐体２も含まれる。

そこで、本実施形態では、前後方向の奥行きが制限されたスペースに母線を配置する際、閉鎖配電盤１内に収容される各相の水平母線５を、閉鎖配電盤１の高さ方向において当該水平母線５を配置可能な領域の全体を利用して、上下方向に互いに等間隔となるように配置する母線の配置構造を採用している。つまり、各相の水平母線５をできる限り離間した状態となるように配置している。

このように、本実施形態の母線の配置構造によれば、閉鎖配電盤１への電力の供給元となり大きな電流が流れることで他の導体を誘導加熱し易い水平母線５が互いに離間した状態で配置することにより、ある相の水平母線５に流れた電流によって他の水平母線５が誘導加熱されることを抑制可能になる。

したがって、前後方向の奥行きが制限されたスペースに母線を配置する場合であっても、また、供給する電力の定格を引き上げた場合であっても、母線の発熱による温度上昇を抑制することができる。また、電力の定格を引き上げることが可能となるため、収容可能な機器の数を増やしたり、高機能な機器を収容可能になったりする等、閉鎖配電盤１の高集積化を図ることもできる。

また、母線の配置構造によれば、各水平母線５は、閉鎖配電盤１内に設けられている導体接続板９に取り付けられている。そして、各水平母線５は、閉鎖配電盤１内において、水平母線５に対向する側の外板つまりは後板２ｂよりも導体接続板９側に偏らせて配置しされている。これにより、水平母線５によって外板が誘導加熱されることを抑制することができる。したがって、閉鎖配電盤１内の温度が上昇することをさらに抑制することができる。

また、母線の配置構造によれば、水平母線５は各相がそれぞれ複数の個別導体５ａで構成されており、それぞれの水平母線５を構成する各個別導体５ａは前後方向に互いに離間した状態で配置されている。これにより、断面積が２倍の１本の導体を配置する場合に比べて水平母線５単体の発熱を低減できるとともに、２本の個別導体５ａにそれぞれ電流が分散して流れることから近傍の導体を誘導加熱することを抑制できる。

また、それぞれの個別導体５ａは互いに離間して配置されていることから、個別導体５ａ間に空気が流れるスペースが形成され、個別導体５ａ冷却を促すことができる。したがって、閉鎖配電盤１内の温度が上昇することをさらに抑制することができる。

また、母線の配置構造によれば、水平母線５を構成する各個別導体５ａを互いに離間した状態で接続する固定接続導体１０を閉鎖配電盤１内に設け、その固定接続導体１０によって各個別導体５ａを接続および固定している。これにより、複数の個別導体５ａで各水平母線５を構成する場合であっても、閉鎖配電盤１外の電源と接続される部材は１つでよく、外部の配線が複雑化したり配線スペースが増加したりすることを抑制できる。

また、母線の配置構造によれば、最上段側に配置される相の水平母線５を、当該水平母線５と対向する側の外板つまりは後板２ｂに設けられている排気口８よりも下方側に位置するように配置している。これにより、閉鎖配電盤１内の空気は、自然対流によって各水平母線５を冷却しながら排気口８から閉鎖配電盤１外に流れ、水平母線５から発せられた熱を効率的且つ効果的に排気することができる。

また、母線の配置構造によれば、最下段側に配置される相の水平母線５を、当該水平母線５と対向する側の外板つまりは後板２ｂに設けられている吸気口７よりも上方側に位置するように配置している。これにより、閉鎖配電盤１外の空気つまりは閉鎖配電盤１内よりも温度が低い空気が各水平母線５を冷却しながら自然対流により上方に移動して排気口８から排気されるようになり、各水平母線５を効率的且つ効果的に冷却することができる。

また、母線の配置構造によれば、水平母線５と当該水平母線５に接続される垂直母線６との間を接続する母線接続導体１１を設けている。つまり、水平母線５と垂直母線６とは、母線接続導体１１によって間接的に接続されている。これにより、全ての電流が流れることで発熱する水平母線５からの熱が直接的に垂直母線６に伝わって垂直母線６が過度に加熱されることを抑制することができる。

また、垂直母線６は上下方向に配設されたダクト１２内に配置されている。このため、垂直母線６の周囲の空気は、閉鎖配電盤１内に拡散することなく、上方に向かって迅速に流れることになり、垂直母線６を効率よく冷却することができる。このとき、垂直母線６は水平母線５に導体を介して接続されていることから、垂直母線６がいわゆる放熱フィンのように機能するようになり、垂直母線６が効率よく冷却されることにより、水平母線５を効果的に冷却することができる。

また、上記した母線の配置構造で配置された水平母線５を備える閉鎖配電盤１によれば、水平母線５を配置可能な領域の全体を利用して水平母線５を互いに離間した状態で配置していることから、他の水平母線５が誘導加熱されることが抑制され、前後方向の奥行きが制限されたスペースに母線を配置する場合であっても、また、供給する電力の定格を引き上げた場合であっても、母線の発熱による閉鎖配電盤１内の温度上昇を抑制することができる。また、電力の定格を引き上げることが可能となるため、収容可能な機器の数を増やしたり、高機能な機器を収容可能になったりする等、閉鎖配電盤１の高集積化を図ることもできる。

さて、ここまでは単一系統の電源に接続される構成について説明したが、閉鎖配電盤１は、複数系統の電源に接続されることがある。その場合には、複数系統の電源に接続される複数相の水平母線５を配置するための配置構造であって、配電盤内に収容される各相の水平母線５を、当該水平母線５を配置可能な領域の全体を利用して、上下方向に互いに等間隔となるように配置することができる。

具体的には、図４および図５に示すように、閉鎖配電盤１には、三相４線式の配線にて一方の系統（Ｐ１。図５参照）の電源に接続される１組４本の水平母線５が上段側に設けられているとともに、同じく三相４線式の配線にて他方の系統（Ｐ２。図５参照）電源に接続される１組４本の水平母線５が下段側に設けられている。このとき、各水平母線５は、隣り合う距離（Ｌ２）が等しい等間隔に配置されている。

また、各水平母線５は、詳細な説明は省略するが、上記した図１から図３等示したものと同様の態様で収納されており、固定接続導体１０によって導体接続板９に固定されているとともに、母線接続導体１１によって垂直母線６に接続されている。また、最上段に位置する水平母線５は排気口８よりも下方側に位置するように配置されており、最下段に位置する水平母線５は吸気口７よりも上方側に位置するように配置されている。

そして、上段側の水平母線５は、上方から順にＮ相、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の４本が配置されており、下段側の水平母線５は、上方から順にＲ相、Ｓ相、Ｔ相およびＮ相の４本が配置されている。つまり、各系統の水平母線５、より詳細には電源の供給元となるＲ相、Ｓ相およびＴ相の各相の水平母線５は、上下方向における配置順が同じになるように配置されている。

このような構造によっても、水平母線５を配置可能な領域の全体を利用して水平母線５を互いに離間した状態で配置していることから、他の水平母線５が誘導加熱されることが抑制され、前後方向の奥行きが制限されたスペースに母線を配置する場合であっても、また、供給する電力の定格を引き上げた場合であっても、母線の発熱による閉鎖配電盤１内の温度上昇を抑制することができる等、上記した実施形態で示した各種の効果を同様に得ることができる。

また、例えばＲ相等の同相の水平母線５を隣り合うように配置する構造の場合、同じタイミングで電流が流れることから、誘導加熱の効果が増幅されるおそれがある。これに対して、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の各相の水平母線５を上下方向における配置順が同じになるように配置した構造であれば、水平母線５間の電気的なバランスを取ることができ、発熱を低減することができる。

ところで、上記した閉鎖配電盤１は、複数個が互いに隣り合って配置されることがある。その場合、全ての閉鎖配電盤１を直接電源に接続すると、配線が複雑化してしまうことから、１つの閉鎖配電盤１を電源に接続し、その閉鎖配電盤１と隣り合う他の閉鎖配電盤１との間を接続することが望ましい。そこで、図６に示すように、隣り合うそれぞれの閉鎖配電盤１に設けられている水平母線５の間を接続する盤間接続導体１３を設ける配置構造、換言すると、閉鎖配電盤１間の接続構造を採用することができる。

このとき、水平母線５が複数の個別導体５ａで構成されている場合には、水平母線５の間を接続する盤間接続導体１３を、水平母線５を構成する各個別導体５ａに対応させて、閉鎖配電盤１の前後方向において互いに離間した状態で配置することにより、盤間接続導体１３が近傍の導体を誘導加熱するおそれを低減することができる。また、各閉鎖配電盤１には実施形態で説明した母線の配置構造を採用することにより、各閉鎖配電盤１内の温度上昇を低減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は閉鎖配電盤（配電盤）、２ａは前板（外板）、２ｂは後板（外板）、５は水平母線（母線）、５ａは個別導体（水平母線を構成する導体）、６は垂直母線、７は吸気口、８は排気口、９は導体接続板、１０は固定接続導体（水平母線を構成する各導体を接続する導体）、１１は母線接続導体（水平母線と垂直母線とを接続する導体）、１３は盤間接続導体（隣り合う配電盤の水平母線の間を接続する導体）を示す。

Claims (11)

1. 単一系統の電源に接続される複数相の母線を配置するための配置構造であって、
   配電盤内に収容される各相の水平母線を、当該水平母線を配置可能な領域の全体を利用して、上下方向に互いに等間隔となるように配置した母線の配置構造。
2. 複数系統の電源に接続される複数相の水平母線を配置するための配置構造であって、
   配電盤内に収容される各相の水平母線を、当該水平母線を配置可能な領域の全体を利用して、上下方向に互いに等間隔となるように配置した母線の配置構造。
3. 各系統の前記水平母線を、上下方向における配置順が同じになるように配置した請求項２記載の母線の配置構造。
4. 前記水平母線は、前記配電盤内に設けられている導体接続板に取り付けられており、
   前記水平母線の位置を、前記配電盤内において、前記水平母線に対向する側の外板よりも前記導体接続板側に偏らせて配置した請求項１から３のいずれか一項記載の母線の配置構造。
5. 前記水平母線は、各相がそれぞれ複数の導体で構成されており、
   それぞれの前記水平母線を構成する各導体を、前記配電盤の前後方向において互いに離間した状態で配置した請求項１から４のいずれか一項記載の母線の配置構造。
6. 前記水平母線を構成する各導体を前記配電盤の前後方向において互いに離間した状態で接続する導体を設けた請求項５記載の母線の配置構造。
7. 前記配電盤は、他の配電盤と隣り合わせて配置されており、
   隣り合うそれぞれの配電盤に設けられている前記水平母線の間を接続する導体を設け、
   前記水平母線の間を接続する導体を、前記水平母線を構成する各導体に対応させて、前記配電盤の前後方向において互いに離間した状態で配置した請求項５または６記載の母線の配置構造。
8. 最上段側に配置される前記水平母線を、当該水平母線と対向する側の前記配電盤の外板に設けられている排気口よりも下方側に位置するように配置した請求項１から７のいずれか一項記載の母線の配置構造。
9. 最下段側に配置される前記水平母線を、当該水平母線と対向する側の前記配電盤の外板に設けられている吸気口よりも上方側に位置するように配置した請求項１から８のいずれか一項記載の母線の配置構造。
10. 前記水平母線と当該水平母線に接続される垂直母線との間を接続する導体を設けた請求項１から９のいずれか一項記載の母線の配置構造。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の母線の配置構造で配置された水平母線を備えた閉鎖配電盤。

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