JP6173579B2 - 母線構造およびこれを用いた配電盤 - Google Patents

Description

この発明は、母線構造およびこれを用いた配電盤に関するものである。

従来の配電盤は、例えば、筐体を前部，中部，後部に分割し、分割した筐体の前部および後部に開閉器ユニット，インバータ，電源引込ユニットなどの部品と、水平母線の少なくとも一つが収納され、中部の筐体に垂直母線が収納され、各筐体間が締結されて構成されている。水平母線は負荷全体に電源供給するものであり、垂直母線は水平母線から分岐して各ユニットに個別に電源供給するものである。
そして、母線配置としては、水平母線が、筐体の上部側において水平方向に配置され、垂直母線が、筐体の上から下まで一体で垂直方向に配置され、上端側で水平母線と接続されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３３９０１号公報（第３頁、図１−２）

上記特許文献１に示すような従来の配電盤の母線構造は、水平母線から分岐される垂直母線は、盤の上から下まで一体の垂直母線となっている。そして、水平母線と垂直母線の接続箇所は、垂直母線の最上部に設けられている。そのため、盤の最下段近傍に大容量の負荷を実装した場合には、垂直母線の全長にわたって大電流を流す必要があるので、垂直母線からの発熱も大きくなってしまっていた。
このような母線構造で、垂直母線からの発熱を抑えるためには、垂直母線の断面積を大きくするか、垂直母線の表面積を大きくして冷却する必要があるが、垂直母線の断面積および表面積を大きくすれば、それにつれて盤自体も大きくなってしまい、盤の設置効率が低下するとともに、経済性も悪化するという問題点があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、垂直母線に流れる電流による発熱を抑制できる母線構造およびこれを用いた配電盤を提供することを目的とする。

この発明に係る母線構造は、同一系統の電源から電力供給される複数組の水平母線が、筐体内の上下方向の複数箇所に分散して配置され、複数組の水平母線のそれぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐する複数組の垂直母線が、筐体内の上下方向に並べて配置されおり、且つ複数組の垂直母線は、互いに連結導体により連結されて一体に繋がっているものである。
また、この発明に係る配電盤は、上記の母線構造を用いたものである。

この発明の母線構造によれば、同一系統の電源から電力供給される複数組の水平母線が、筐体内の上下方向の複数箇所に分散して配置され、複数組の水平母線のそれぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐する複数組の垂直母線が、筐体内の上下方向に並べて配置されているので、負荷に繋がる垂直母線を複数に分割したことにより、垂直母線に流れる電流が分散されて、それぞれの垂直母線に流れる電流を少なくできる。
これにより、垂直母線からの発熱を抑えることができるため、垂直母線の断面積や表面積を小さくすることが可能となる。
更には、複数組の垂直母線は、連結導体により互いに連結されて一体に繋がっているので、複数組に分散配置した水平母線と垂直母線の平衡がとれ、また、配電盤の中央付近に大容量の負荷機器を接続するような場合でもそれぞれの垂直母線から電力を供給できるため、垂直母線の断面積および表面積を小さくすることが可能となる。
また、この母線構造を用いた配電盤によれば、配電盤の設置効率、および経済性の向上を図ることができる。

この発明の実施の形態１による母線構造を用いた配電盤を示す正面図と側面図である。 この発明の実施の形態２による母線構造を用いた配電盤を示す正面図と側面図である。 この発明の実施の形態３による母線構造を用いた配電盤を示す正面図と側面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による母線構造を用いた配電盤を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。以下図に基づいて説明する。
本願の配電盤は、低電圧、大電流への対応を想定したものである。図のように、３相の水平母線は、各相につき２本の水平母線で構成し、更にそれを二つに分けて配電盤の筐体１の上部側に第１の水平母線２を、中部に第２の水平母線３をそれぞれ水平方向に向けて配置し、図示しない碍子を介して配電盤の筐体１に固定されている。各水平母線２，３は、例えば、断面が矩形状の平板の銅材からなっている。
この第１の水平母線２と第２の水平母線３は、同一系統の電源から電力の供給を受けるものである。

各水平母線には、個別に、垂直方向に伸びる垂直母線が接続されている。すなわち、第１の水平母線２に対して第１の垂直母線４が、第２の水平母線３に対して第２の垂直母線５が、それぞれ個別に接続されている。例えば、Ａ相であれば、第１の水平母線２の２本のＡ相水平母線に対して１本の第１の垂直母線４が、接続導体６により接続されている。接続導体６を用いることで、他相の水平母線と垂直母線との干渉を防いでいる。Ｂ相、Ｃ相も同様に接続され、更に、第２の水平母線３と第２の垂直母線５も同様に接続されている。
上述のように、本願発明は、３相６本の水平母線からなる１組の水平母線に対し、３相３本からなる１組の垂直母線を接続し、それを配電盤の筐体１の上下方向に２組配置して構成されている。

各垂直母線４，５は、例えば、断面をＬ字状に形成した銅板で構成され、Ｌ字状の一面を水平母線との接続面とし、他方の面を水平母線側とは反対側に突出させている。そして、絶縁支持部材（図示せず）により配電盤の筐体１に固定されている。
また、図示は省略しているが、母線が収容された図１のような配電盤の筐体１の前面側には、例えば、負荷に接続される複数のユニット機器が上下方向に並べて配置される。更に，必要に応じて電源引き込みユニットが収容されて配電盤が構成されている。
その場合、上述のような断面Ｌ字状の垂直母線を用いることで、水平母線側とは反対側に突出した辺を利用し、その突出辺にユニット機器の背面側の接触子を挿入することで、ユニット機器が垂直母線に接続され、また、接触子部を引き抜くことで断路できるようになっている。
ただし、垂直母線の断面形状はＬ字状に限定するものではなく、他の形状であっても良い。

次に、本願のように構成した母線構造の作用について説明する。
特許文献１のような従来の母線構造では、配電盤の筐体１の上部側に配置した水平母線に、配電盤の筐体１の上部から下部まで１体の垂直母線を接続していたので、例えば、配電盤の筐体１の下部側に大容量の負荷機器を実装した場合には、垂直母線の全長にわたって大電流が流れ、発熱が大きくなっていた。

これに対し、本実施の形態の母線構造では、水平母線を第１の水平母線２と第２の水平母線３とに分けて、配電盤の筐体１内の上下方向の２箇所に分散して配置し、各水平母線２，３に対して個別に第１の垂直母線４と第２の垂直母線５を接続し、それらを上下方向に並べて配置したことにより、第１の垂直母線４は、それに接続される機器の負荷電流に見合った断面積とすれば良く、同様に、第２の垂直母線５は、それに接続される機器の負荷電流に見合った断面積とすれば良い。
また、例えば、最下段に大容量の負荷機器を実装した場合には、第２の垂直母線５のみに大電流を流せばよいため、垂直母線からの発熱を抑えることができる。
この結果、各垂直母線４，５の断面積や表面積を小さく構成することが可能となる。

これまでの説明では、水平母線は各相につき２本の母線としたが、これに限定するものではなく、各相につき１本の水平母線で構成しても良い。
また、水平母線は２組の水平母線と、それに個別に接続された２組の垂直母線として説明したが、２組に限定するものではなく、複数組の水平母線に個別に複数組の垂直母線が接続された母線構造に適用される。

以上のように、実施の形態１の母線構造によれば、同一系統の電源から電力供給される複数組の水平母線が、筐体内の上下方向の複数箇所に分散して配置され、複数組の水平母線のそれぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐する複数組の垂直母線が、筐体内の上下方向に並べて配置されているので、負荷に繋がる垂直母線を複数に分割したことにより、垂直母線に流れる電流が分散されて、それぞれの垂直母線に流れる電流を少なくできる。
これにより、垂直母線からの発熱を抑えることができるため、垂直母線の断面積や表面積を小さくすることが可能となる。

実施の形態２．
図２は、実施の形態２による母線構造を用いた配電盤を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。実施の形態１の図１と対応する部分なので、同等部分は同一符号を付して説明は省略し、相違点を中心に説明する。
本実施の形態も、実の形態１と同様に、水平母線を第１の水平母線２と第２の水平母線３に分けて分散配置し、垂直母線も第１の垂直母線７と第２の垂直母線８に分け、それぞれ個別に水平母線２，３に接続している。
相違点は、本実施の形態では、第１の垂直母線７と第２の垂直母線８とで、接続される負荷の容量に対応して断面積および表面積が異なっている点である。

図２では、第２の垂直母線８の断面積および表面積を第１の垂直母線７より大きくした場合を示している。
例えば、配電盤の筐体１の下段側に大容量の負荷機器が実装されるような場合は、第２の垂直母線８に大電流を流す必要があるため、下段側の第２の垂直母線８の断面積および表面積を大きくし、上段側に大容量の負荷機器が実装されない場合は、上段側の第１の垂直母線７の断面積および表面積を大きくする必要がない。図２の例は、そのような場合を想定したものである。逆に上段側に大容量の負荷機器を実装する場合は、第１の垂直母線７の断面積および表面積を大きくすれば良い。

このように、実装される負荷の容量に応じ、各垂直母線７，８の大きさ（断面積および表面積）を変化させることにより、垂直母線の無駄を省くことができ、コスト低減、および小形化が可能となる。

以上のように、実施の形態２の母線構造によれば、複数組の垂直母線のそれぞれは、接続される負荷の容量に対応して断面積および表面積が異なるように構成されているので、垂直母線の大きさを最適な大きさにして、効率よく負荷に電力を供給できる。

実施の形態３．
図３は、実施の形態３による母線構造を用いた配電盤を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。実施の形態１の図１と対応する部分なので、同等部分は同一符号を付して説明は省略し、相違点を中心に説明する。
本実施の形態も、垂直母線を２分割し、それぞれ個別に水平母線と接続しているのは実施の形態１と同様であるが、相違点は、上下に分けた垂直母線を中央部で接続した点である。

図３のように、第１の垂直母線４の下部側端部と、第２の垂直母線５の上部側端部とを、連結導体９により連結したものである。各垂直母線４，５は、実施の形態１で説明したように、断面がＬ字状をしているので、水平母線２，３との接続面に対し直角方向の面を利用して、その面の両面から板状の連結導体９をあてがい、ボルト締めして連結する。ただし、この連結構造に限定するものではなく、第１の垂直母線４と第２の垂直母線５とが電気的に接続されていれば良い。

このように、上下２分割した垂直母線４，５を中央部で連結して一体に繋ぐことにより、各水平母線２，３と各垂直母線４，５に流れる電流の平衡をとることができる。そして、例えば、配電盤の筐体１の中央部近傍に大容量の負荷機器が実装される場合には、上下それぞれの垂直母線４，５から電流を供給することができるため、垂直母線４，５の断面積および表面積を小さく構成することが可能となる。
これにより、コスト低減、および小形化が可能となり、収容する配電盤の設置効率および経済性の向上を図ることができる。
なお、図３では、第１の垂直母線４と第２の垂直母線５を同形状のものとして説明したが、実施の形態２のように、両垂直母線４，５で断面積および表面積が異なる場合にも適用できる。

以上のように、実施の形態３の母線構造によれば、複数組の垂直母線は、連結導体により互いに連結されて一体に繋がっているので、複数組に分散配置した水平母線と垂直母線の平衡がとれ、また、配電盤の中央付近に大容量の負荷機器を接続するような場合でもそれぞれの垂直母線から電力を供給できるため、垂直母線の断面積および表面積を小さくすることが可能となる。

また、実施の形態１から実施の形態３のいずれか１つの母線構造を備えた配電盤としたので、垂直母線からの発熱を抑えて、垂直母線の断面積や表面積を小さくすることが可能な配電盤を得ることができる。このため、配電盤の設置効率、および経済性の向上を図ることができる。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。

１ 配電盤の筐体、２ 第１の水平母線、３ 第２の水平母線、
４ 第１の垂直母線、５ 第２の垂直母線、６ 接続導体、
７ 第１の垂直母線、８ 第２の垂直母線、９ 連結導体。

Claims (3)

1. 同一系統の電源から電力供給される複数組の水平母線が、筐体内の上下方向の複数箇所に分散して配置され、前記複数組の水平母線のそれぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐する複数組の垂直母線が、前記筐体内の上下方向に並べて配置されており、且つ前記複数組の垂直母線は、互いに連結導体により連結されて一体に繋がっていることを特徴とする母線構造。
2. 請求項１に記載の母線構造において、
   前記複数組の垂直母線のそれぞれは、接続される負荷の容量に対応して断面積および表面積が異なるように構成されていることを特徴とする母線構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の母線構造を備えた配電盤。

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