JP6257240B2 - スイッチギヤの筐体 - Google Patents

Description

この発明は、遮断器等の電力機器が収容される金属閉鎖形スイッチギヤの筐体構造に関するものである。

金属閉鎖形のスイッチギヤは、主回路を構成する導体、遮断器等の主回路機器、変流器等の計測機器、及び保護回路等からなる電気機器を、金属製の筐体に収容したものである。スイッチギヤの筐体の内部に収容される機器は、総じて重量が重く、スイッチギヤの全体の重量は５００ｋｇ〜１５００ｋｇ程度にもなる。これらの機器を収容する金属製の筐体は、組立性，操作性，メンテナンス性を考慮して、床板，側面板，天井板等のパネルで構成し、強度をパネルで維持するパネル構造と、床板にフレーム（柱）を取付け、そのフレームにより強度を維持するフレーム構造の２つのタイプが一般的である。

従来のスイッチギヤの筐体構造では、パネル構造またはフレーム構造のいずれの場合でも、床板，天井板，パネルもしくはフレームの各組み合わせ部の結合には、溶接またはボルト締結もしくはリベット締結といった締結方法が用いられている。
例えば溶接による締結は、母材を溶融して一体化させるので、接合部が母材と同じ材質で構成されるため強度が母材と比べてあまり低下しないという利点がある一方で、コーナー部の溶接の作業性の悪さや作業の工数が多く、手間が掛かるという問題点があった。
そのため近年のスイッチギヤ筐体の製作には、ボルトやリベット締結による接合が多く用いられる傾向にある。ボルトやリベットによる締結方法は、締結が簡便である一方、筐体に締結用の穴を空ける必要があるため、筐体を構成するパネルやフレームの強度の低下が懸念される。このように、筐体を構成する部品間の締結方法には、それぞれメリット，デメリットがある。

フレーム構造のスイッチギヤ筐体としては、例えば、矩形状の鋼板の長辺側の二辺をコの字状もしくはＬ字状に内側に折り曲げて形成された折曲部を有する複数のフレーム及びパネルを備え、フレーム及びパネルは、折曲部においてリベットにより締結固定される構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
図５は、そのフレーム構造の筐体のうち、側面フレーム部を取り出して模式的に示した分解斜視図である。フレームは、断面係数を増やし強度を向上させるためにコの字状に折り曲げられた上下の固定用フレーム２１，２２と、同様に板材を折り曲げて作られた側面フレーム２３，２４，２５から構成されている。
床板パネル２６は、側面フレーム部を取り付けるため周囲をＬ字状に折り曲げ、折り曲げたところに締結用の穴を設けている。また、天井側には幅方向のフレーム２７が取り付けられる。
ほかにもスイッチギヤ内部に収容する電気機器の質量に応じて、適宜、幅方向，奥行き方向に必要な形状のフレームが追加される。

特開２００２−２６２４１４号公報（第３−４頁、図１−２）

特許文献１に示すように、従来のスイッチギヤ筐体は、その構造からコーナー部は複数のフレームを重ね合わせ、または突き合わせて直接接続するか、補強用のフレームを当ててボルトやリベットのような締結部品で締結されている。
スイッチギヤの筐体は、輸送による振動をはじめ、多くの負荷を受け、特にコーナー部の締結部にあるボルトやリベットのような締結部品に多大な負荷が掛かるため、締結部品の使用本数を増やして強度を維持している。このため特にコーナー部の締結作業に多大な時間を要していた。特に、スイッチギヤは幅方向に対して奥行き方向が長く、前後方向の振動よりも左右方向の振動に弱いという特性を持っているため、縦のフレームが奥行き方向に複数個設置される場合が多く、その数に比例して締結箇所と部品点数が増加する。
更に、それぞれのフレームは締結用の穴が設けられるため、締結箇所付近の強度は締結部品に依存する。締結箇所となるコーナー部は材料の端部に近いため応力が集中しやすく、締結部が強度上のネックとなっていた。

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、筐体のコーナー部における締結箇所を少なくし、組立に要する手間を削減できる筐体を得ることを目的とする。

この発明に係るスイッチギヤの筐体は、複数のフレーム及びパネルが組み合わされて直方体状に形成され、内部に電気機器が収容されるスイッチギヤの筐体であって、複数のフレームのうち、少なくとも正面側と背面側のフレームは、１枚の板材から継目の無い矩形の枠状に形成された垂直枠フレームで構成されており、垂直枠フレームの各辺の断面形状はコの字状であり、該コの字状の開口部はスイッチギヤの前後方向に向けられているものである。

この発明のスイッチギヤの筐体によれば、複数のフレームのうち、少なくとも正面側と背面側のフレームは、１枚の板材から継目の無い矩形の枠状に形成された垂直枠フレームで構成されており、垂直枠フレームの各辺の断面形状はコの字状であり、該コの字状の開口部はスイッチギヤの前後方向に向けられているので、筐体のコーナー部における締結箇所が少なくなり、部品点数と材料を削減でき、組立に要する作業時間を短縮することができる。

この発明の実施の形態１によるスイッチギヤの筐体の斜視図である。 図１の分解斜視図である。 この発明の実施の形態２によるスイッチギヤの筐体の分解斜視図である。 この発明の実施の形態３によるスイッチギヤの筐体の分解斜視図である。 従来のスイッチギヤの筐体の一部を示す分解斜視図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるスイッチギヤの筐体を図に基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるスイッチギヤの筐体の斜視図であり、図２は図１の分解斜視図である。
スイッチギヤの筐体は、複数のフレーム及びパネルが組み合わされて直方体状に形成されて内部に電気機器が収容されるものである。
なお、スイッチギヤは、正面から見て一般的に幅方向に対して奥行き方向が長いので、便宜上、以下の説明では各図の左側をスイッチギヤの正面側として説明する。

図１及び図２において、筐体を構成する床面パネルである床板１は、矩形状の薄鋼板の四辺をＬ字状に折り曲げて製作されている。
正面側の左右上下のフレームである正面の垂直枠フレーム２は、例えば、矩形状の１枚の薄鋼板から絞り加工を用いて枠状に成形されたものである。すなわち、従来の縦方向フレームと横方向フレームとが継目無く一体となった形状である。
背面側の左右上下のフレームである背面の垂直枠フレーム３も同様に形成されている。
更に、奥行き方向の中間部には、やはり正面の垂直枠フレーム２と同様に製作された中間の垂直枠フレーム４が配置されている。
また、上部側には、各垂直枠フレーム２〜４の左右の角部を繋ぐための、断面Ｌ字状をした奥行き方向フレーム５が設けられている。図では、前後に長い１本のフレームとしたが、正面と中間、中間と背面のそれぞれを繋ぐように２本に分けても良い。

各垂直枠フレーム２〜４の各辺の断面形状は、図２中のＡ部に一部を切り欠いて示すように、コの字状に形成されている。コの字状の開口部は、スイッチギヤの前後方向に向けられている。例えば、正面の垂直枠フレーム２は、コの字状の開口部を背面側に向け、底面を正面側に向けて配置されており、底面を利用してその面に穴を設けることで、容易に正面扉（図示せず）の取付けが可能である。
また、背面の垂直枠フレーム３は、コの字状の開口部を正面側に向け、底面を背面側に向けることで、背面に容易に背面パネルまたは背面扉（いずれも図示せず）を取り付けることができる。

更に、中間の垂直枠フレーム４は、開口部を前後どちらに向けても良いが、図では、正面の垂直枠フレーム２と同方向に向けて設置している。
このように、開口部を矩形状の枠面に対して垂直方向とすることで、コの字状の加工は、絞り加工等で一度に達成できる。また、コの字状の凹部に奥行き方向のフレームを嵌合させて固定することもできる。
なお、断面形状は、コの字状に限定するものではなく、筐体の大きさや収容機器の重量によってはＬ字状としても良い。

本願発明の特徴部は、複数のフレームのうち額縁状に形成されるフレームのいくつかを、１枚の板材から、例えば絞り加工により成形された、継目の無い矩形の枠状フレームで構成した点である。図１の場合では、正面の垂直枠フレーム２と、背面の垂直枠フレーム３と、中間の垂直枠フレーム４のそれぞれに、継目の無い矩形の枠状フレームを適用している。
なお、図１の筐体は、基本形状を示すものであり、内部に収容する機器の大きさや重量に応じて、例えば、中間の垂直枠フレーム４を省略しても良く、逆に、数を増やす場合もある。更に、スイッチギヤの筐体の幅方向及び奥行き方向に対して、適宜、追加の幅方向フレームや奥行き方向フレーム等を取り付けることが可能である。

次に、組立方法について簡単に説明する。床板１の正面側に、正面の垂直枠フレーム２の矩形状の枠面をスイッチギヤの正面側に向けて差し込み、リベットまたはボルト等で固定する。同様に、背面の垂直枠フレーム３も床板１の背面側にリベットまたはボルトで固定する。また、床板１の奥行き方向の中間部に、正面の垂直枠フレーム２と平行に、中間の垂直枠フレーム４を固定する。
更に、各垂直枠フレーム２〜４の上部左右を、奥行き方向フレーム５により、リベットまたはボルト等で固定することで、外形が直方体状をした筐体フレームが完成する。
筐体フレームの側面には側面パネルが取り付けられ、背面には背面パネルまたは背面扉が取り付けられ、天井側には天井板が取り付けられ、更に、正面には開閉可能な正面扉が取り付けられるが、本願の主要部ではないので、図示は省略している。

上記のような構成により、従来では筐体の縦方向と幅方向のフレームが別部品であったために接続部が存在していたが、本願では継目の無い枠状フレームを採用したことにより、フレームの角部の接続箇所が大幅に削減される。また、枠状フレームである各垂直枠フレーム２〜４と床板１とは、ボルト，リベット等の締結部材で容易に固定できる。
なお、図示は省略しているが、適宜、奥行き方向フレームや幅方向フレームを追加することで最適な筐体の強度を確保するものである。
また、枠状フレームを採用しているので、絞り加工等の成形により、枠状フレームの内周角部を容易に滑らかな曲面に形成でき、応力の集中を緩和して枠状フレームの剛性を向上させることが可能となる。したがって、コーナー接続する従来構造のフレームに比べ、板厚を薄くすることが可能になり軽量化できる。

また、先述したように、スイッチギヤは、正面から見て一般的に幅方向に対して奥行き方向が長く、スイッチギヤが大形化するほど、正面の垂直枠フレーム２と並行に奥行き方向に配置される中間の垂直枠フレーム４の個数が増えることになる。したがって、矩形状の枠面をスイッチギヤの正面側に向けて、正面側から背面側にかけて配置される垂直枠フレーム２〜４のような、構造上メインとなるフレームに枠状フレームを適用することで、締結箇所が大幅に削減され、組立時間の短縮効果が大きい。

以上のように、実施の形態１のスイッチギヤの筐体によれば、複数のフレーム及びパネルが組み合わされて直方体状に形成され、内部に電気機器が収容されるスイッチギヤの筐体であって、複数のフレームのうち額縁状に形成されるフレームのいくつかは、１枚の板材から成形された継目の無い枠状フレームで構成されているので、従来のような縦方向フレームと幅方向フレームの接合を必要とせず、筐体のコーナー部における締結箇所が少なくなり、部品点数と材料を削減でき、組立に要する作業時間を短縮できる。また、スイッチギヤの軽量化を実現できる。

また、枠状フレームは、矩形状の枠面をスイッチギヤの正面側に向けて正面側から背面側にかけて複数個配置される垂直枠フレームに適用したので、筐体の構造上メインとなるフレームに適用されて、筐体を構成する部品数が削減できると共に、締結箇所の大幅な削減となるため組立時間の短縮効果が大きい。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２によるスイッチギヤの筐体を示す分解斜視図である。実施の形態１の図１及び図２と同等部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図３に示すように、本実施の形態では、継目の無い枠状フレームを、床面側の前後左右のフレームとなる床面枠フレーム６にも適用するものである。
床面枠フレーム６は、矩形状の１枚の薄鋼板から絞り加工を用いて枠状に成形されたものである。断面は、コの字状をしており、その開口部を垂直上方に向けて配置し、床面に配置した平板状の床板７と接合される。すなわち、実施の形態１の床板１に替えて、床部は床面枠フレーム６と床板７で構成したものである。

実施の形態１と同様に、筐体の正面側と背面側には、正面の垂直枠フレーム２と背面の垂直枠フレーム３が取り付けられており、奥行き方向の中間部には、中間フレーム８が設けられ、各垂直枠フレーム２，３及び中間フレーム８は、床面枠フレーム６に、リベットまたはボルトで固定される。また、天井側の角部は、奥行き方向フレーム５で連結されている。
なお、中間フレーム８は、下部側に横方向フレームの無い門形としたが、床面枠フレーム６の一部に切欠を設けることで、実施の形態１の中間の垂直枠フレーム４と同様のものを使用することも可能である。
また、図示は省略しているが、床面枠フレーム６には、筐体内部に収容する電気機器の配置に合わせて、適宜、横方向のフレームが追加される。

以上のように、実施の形態２のスイッチギヤの筐体によれば、枠状フレームは、スイッチギヤの床面側の前後左右のフレームとなる床面枠フレームにも適用され、垂直枠フレームと組み合わされるようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、床面側の強度を増すことが可能となり、スイッチギヤの大形化に対応することができる。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３によるスイッチギヤの筐体の分解斜視図である。実施の形態１の図２に対応するものであり、図２と同等部分は同一符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施の形態では、垂直枠フレームを、スイッチギヤの奥行き方向に、高さを変えて配置したものである。
図４に示すように、中間の垂直枠フレーム９の高さを、正面の垂直枠フレーム２及び背面の垂直枠フレーム３より低くしている。そして、正面の垂直枠フレーム２と中間の垂直枠フレーム９とを奥行き方向フレーム１０で連結し、中間の垂直枠フレーム９と背面の垂直枠フレーム３とを奥行き方向フレーム１１で連結している。なお、この中間の垂直枠フレーム９も当然、継目の無い枠状フレームである。

このように構成した筐体の作用について説明する。
スイッチギヤの筐体の内部には、例えば、遮断器をはじめとする各種の電気機器が収容されるが、重量の重い電気機器が多く存在し、筐体の中央部に重い機器が配置される場合が多い。それらの電機機器の荷重は、各垂直枠フレーム２，３，９や、図示しない縦方向フレーム、横方向フレーム、奥行き方向フレームで支えることになる。
スイッチギヤ奥行き方向の中間部に高さの低い中間の垂直枠フレーム９を配置することで、その上部横方向フレームを利用し、それに重量物を載置する等により、電気機器の荷重を効果的に負担させることができる。すなわち、各フレームに掛かる荷重の負担の偏りを少なくすることが可能になり、結果的に筐体の軽量化が可能になる。

図４では、中間の垂直枠フレーム９を１個設けたものを示したが、収容機器に対応して更に奥行き方向に複数個設けても良い。また、中間部に限らず、収容機器の配置に合わせて、最適な高さや配置位置を決めればよい。
なお、実施の形態１の図１の中間の垂直枠フレーム４と同様のものに、その上下方向の中間に横方向フレームを追加して機器の荷重を負担させても良いが、その方法と比較して、図４の方が部材の使用量が少なくなり、軽量化できる。
また、天井付近に強度が必要な場合、中間部の枠状フレームを高さ方向に積み重ねて配置することで、筐体強度を向上させることが可能である。

以上のように、実施の形態３のスイッチギヤの筐体によれば、複数個の垂直枠フレームは、収容される電気機器の配置に対応させて、高さの異なる垂直枠フレームで構成し、電気機器の荷重を、高さの異なる垂直枠フレームで分担して支持するようにしたので、各フレームに掛かる荷重の負担の偏りを少なくすることが可能になり、結果的に筐体の軽量化が可能になる。

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 床板、２ 正面の垂直枠フレーム、３ 背面の垂直枠フレーム、４ 中間の垂直枠フレーム、５ 奥行き方向フレーム、６ 床面枠フレーム、７ 床板、８ 中間フレーム、９ 中間の垂直枠フレーム、１０，１１ 奥行き方向フレーム。

Claims (4)

1. 複数のフレーム及びパネルが組み合わされて直方体状に形成され、内部に電気機器が収容されるスイッチギヤの筐体であって、
   前記複数のフレームのうち、少なくとも正面側と背面側のフレームは、１枚の板材から継目の無い矩形の枠状に形成された垂直枠フレームで構成されており、前記垂直枠フレームの各辺の断面形状はコの字状であり、該コの字状の開口部は前記スイッチギヤの前後方向に向けられていることを特徴とするスイッチギヤの筐体。
2. 請求項１記載のスイッチギヤの筐体において、
   前記スイッチギヤの奥行き方向の中間部に、前記正面側または前記背面側の前記垂直枠フレームと同様に形成された中間の垂直枠フレームが配置されていることを特徴とするスイッチギヤの筐体。
3. 請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤの筐体において、
   前記スイッチギヤの床面側の前後左右のフレームは、１枚の板材から継目の無い矩形の枠状に形成された床面枠フレームで構成されており、前記床面枠フレームの各辺の断面形状はコの字状であり、該コの字状の開口部は垂直上方に向けられて、前記垂直枠フレームと組み合わされていることを特徴とするスイッチギヤの筐体。
4. 請求項２または請求項３に記載のスイッチギヤの筐体において、
   複数個の前記垂直枠フレームは、収容される前記電気機器の配置に対応させて、高さの異なる垂直枠フレームで構成し、前記電気機器の荷重を、前記高さの異なる垂直枠フレームで分担して支持するようにしたことを特徴とするスイッチギヤの筐体。

Images