JP6439841B1 - 配電盤およびアークエネルギー遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配電盤で内部アーク事故が発生した際に、アークガスが吸気口から噴出することを遮断または抑制する。【解決手段】金属箱３を備える配電盤１である。金属箱３の一部を形成する背面板４から所定の間隔離れた位置に内部仕切板７を設け、内部仕切板７と背面板４の間に圧力緩和空間１０を形成する。背面板４の換気口２に通気ギャラリ６を備え、換気口２を覆うように背面板４の外側に吸気部ダクト５を設ける。内部仕切板７に形成された内部換気口７ａを覆うようにアークエネルギー遮断装置１１を備える。アークエネルギー遮断装置１１は、箱状の内部換気部材１２と、内部換気部材１２のスリット１２ｂを閉塞可能なカバー１４と、内部換気部材１２にカバー１４を支持する支持部材１３を備える。内部アーク事故発生時に支持部材１３が変形し、カバー１４が内部換気部材１２のスリット１２ｂを塞ぐ。【選択図】図１

Description

本発明は、配電盤に関する。特に、閉鎖形配電盤の吸気口の構造に関する。

配電盤は、例えば、接地された金属箱内に、開閉器、母線、接続導体などの電気機器が収納された集合装置である。配電盤には、機器の発熱による温度上昇を抑制するため、例えば、金属箱の周囲の下部付近に、外気を吸気する吸気口が設けられ、天井部に吸気した外気を排気する排気口が設けられる。

配電盤で内部アーク事故が発生した場合、アークが発生して配電盤内の圧力が上昇し、アークガス（アークにより膨張した空気や、配電盤内部の部品やブッシングがアークにより溶けて形成される金属粉等の高温分解生成物など含んだガスの総称、以下同じ）が金属箱の吸気口や排気口から噴出する可能性がある。

金属箱の正面側には、保守点検などの作業員がいることがあり、金属箱の正面側に形成された吸気口からのアークガスの噴出を防止する必要がある。そこで、金属箱の正面側に形成された吸気口に金属箱内の圧力上昇により移動する防護板を設け、アーク発生時に、防護板が吸気口を閉蓋し、圧力が低下するまでこの状態を維持して、吸気口からのアークガスの噴出を防止している（例えば、特許文献１）。

特開２００９−０１７７５６号公報

内部アーク事故で発生したアークガスは吸気口を閉蓋する方向に防護板を押すとは限らない。例えば、防護板を水平に押すだけでなく、防護板の上下からアークガスが回り込む可能性がある。防護板の閉蓋が十分でない場合や、防護板の上下からアークガスが回り込むことで、吸気口から金属箱外部へアークガスが噴出するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、配電盤で内部アーク事故が発生した際に、アークガスが吸気口から噴出することを遮断または抑制する技術を提供することを目的としている。

上記目的を達成する本発明の配電盤の一態様は、
電気機器を収納する箱体と、
前記箱体の内部であって、前記箱体を形成する外板と所定の間隔離して備えられる内部仕切板と、
前記外板に形成され、前記箱体内に外気を導入する換気口と、
前記内部仕切板に形成され、前記箱体内に外気を導入する内部換気口と、
前記箱体内で内部アーク事故が発生した際に、前記内部換気口を閉塞可能なアークエネルギー遮断装置と、を備え、
前記外板と前記内部仕切板により圧力緩和空間が形成された、ことを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の配電盤の他の態様は、上記配電盤において、
前記外板の前記箱体外側に備えられ、前記換気口を覆う吸気部ダクトと、
前記換気口に備えられる通気ギャラリと、を備え、
前記通気ギャラリは、前記箱体の外に向かう気流を上方に案内する案内板を備え、
前記吸気部ダクトの吸気口は、当該吸気部ダクトの下端部に形成された、ことを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の配電盤の他の態様は、上記配電盤において、
前記アークエネルギー遮断装置は、
前記内部換気口を覆うように前記内部仕切板の内側に張り出して設けられ、張り出した側の端面に前記箱体内に外気を導入する開口部が形成された箱状の内部換気部材と、
前記内部換気部材の開口部を閉塞可能なカバーと、
前記カバーを支持する支持部材と、を備え、
前記支持部材は、前記内部換気部材の張り出した端面と前記カバーが接触しないように前記カバーを支持する支持部を備え、
前記支持部は、前記箱体の内部圧力の上昇に応じて変形し、
前記支持部の変形に応じて、前記内部換気部材の開口部が前記カバーで閉塞される、ことを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の配電盤の他の態様は、
電気機器を収納する箱体と、
前記箱体を形成する外板と、
前記外板に形成され、前記箱体内に外気を導入する換気口と、
前記外板の前記箱体外側に備えられ、前記換気口を覆う吸気部ダクトと、
前記換気口に備えられる通気ギャラリと、を備え、
前記通気ギャラリは、前記箱体の外に向かう気流を上方に案内する案内板を備え、
前記吸気部ダクトの吸気口は、当該吸気部ダクトの下端部に形成された、ことを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明のアークエネルギー遮断装置の一態様は、
配電盤内を流通する外気が通る換気口に備えられ、前記配電盤内で内部アーク事故が発生した際に、前記換気口を閉塞可能なアークエネルギー遮断装置であって、
前記換気口に接続される第１開口部が形成された箱状の内部換気部材と、
前記内部換気部材の前記第１開口部が形成された面と対向する面に形成された第２開口部と、
前記第２開口部を閉塞可能なカバーと、
前記カバーを支持する支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記第２開口部が形成された面と前記カバーが接触しないように前記カバーを支持する支持部を備え、
前記支持部は、前記配電盤の内部圧力の上昇に応じて変形し、
前記支持部の変形に応じて、前記第２開口部が前記カバーで閉塞される、ことを特徴としている。

以上の発明によれば、アークガスが吸気口から噴出することを遮断または抑制することができる。

本発明の実施形態に係る配電盤の金属箱の概略を示す分解断面図である。 本発明の実施形態に係る配電盤の要部の分解断面図である。 本発明の実施形態に係る配電盤の要部の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る配電盤の要部の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る配電盤のカバーの支持状態を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る配電盤に流入する外気の流れを説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る配電盤の内部アーク事故発生時の気流の流れを説明する説明図である。

本発明の実施形態に係る配電盤およびアークエネルギー遮断装置について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る配電盤１は、換気口２が形成された金属箱３を備える。金属箱３内には、開閉器、母線、接続導体などの電気機器（図示せず）が収納される。

換気口２は、例えば、金属箱３の一部を形成する背面板４の下部付近に形成される。この換気口２を覆うように、背面板４の外側に吸気部ダクト５が設けられる。吸気部ダクト５の下端部には吸気口５ａが形成されており、この吸気口５ａから外気が吸気される。また、換気口２には、通気ギャラリ６が備えられる。

図２に示すように、通気ギャラリ６は、外気が流通するスリット状に形成された複数の開口部６ａと、各開口部６ａの下端部に設けられる案内板６ｂを備える。開口部６ａは、例えば、横方向に長い矩形であり、上下方向に並んで配置される。開口部６ａの列は、少なくとも１列形成される。案内板６ｂは、例えば、開口部６ａの下端部から金属箱３の外方向上側に傾斜して備えられており、金属箱３から放出されるアークガスを上方に案内する。なお、図１、２では図示していないが、通気ギャラリ６（または、換気口２）に、例えば、１つの開口穴寸法が１．０ｍｍ以下のステンレス製の網（ＩＰ４Ｘの網）を備えることで、アークにより生じた高温分解生成物が直接金属箱３の外に放出されることが防止される。ＩＰ４Ｘは、電気機器などの防塵性能の等級であり、直径１．０ｍｍ以上の固形物の侵入を阻止できる程度の保護性能を示す。

金属箱３内であって、背面板４から所定の間隔離れた位置に内部仕切板７が設けられる。内部仕切板７は、例えば、背面板４とほぼ同じ大きさであり、背面板４と対向配置される。実際には、金属箱３内であって背面板４と対向して碍子８を固定する碍子固定板９が設けられており、その上下に内部仕切板７が設けられる。このように、内部仕切板７は、１枚の板で形成する場合だけでなく、碍子固定板９を利用して複数の板により形成することもできる。図示省略しているが、内部仕切板７の各側端には、その端部から金属箱３の外方向に延在する固定部が設けられており、この固定部と金属箱３の側板とがボルトなどにより固定され、内部仕切板７が金属箱３内に固定される。内部仕切板７を背面板４から離して備えることで、内部仕切板７と背面板４の間に圧力緩和空間１０が形成される。圧力緩和空間１０は、吸気部ダクト５および換気口２を介して金属箱３外部と連通する空間であり、後に詳細に説明する内部換気口７ａや内部換気部材１２を介して電気機器が備えられる空間と連通する空間である。なお、内部仕切板７の大きさや配置位置は、圧力緩和空間１０が形成可能であればよく、実施形態に限定されるものではない。また、圧力緩和空間１０は、広ければ広いほどアークガスの圧力緩和効果が高くなる。

内部仕切板７の下部付近には、内部換気口７ａが形成される。内部仕切板７の内側（電気機器が備えられる空間側）であって、内部換気口７ａが形成された部分には、アークエネルギー遮断装置１１が設けられる。

アークエネルギー遮断装置１１は、配電盤１で内部アーク事故が発生した際、アークガスが内部換気口７ａから噴き出すことを防止する。アークエネルギー遮断装置１１は、内部換気部材１２、支持部材１３、カバー１４を備える。

図３に示すように、内部換気部材１２は、内部仕切板７の内側であって、内部換気口７ａを覆うように設けられる。内部換気部材１２は、例えば、直方体の箱状であり、内部換気口７ａを覆うように内部仕切板７の内側にボルトなどで固定される。つまり、内部換気部材１２は、内部仕切板７から金属箱３内に張り出して備えられる。内部換気部材１２の金属箱３の外側（内部仕切板７と向かい合う側）には、内部換気口７ａに接続される開口１２ａが形成される。また、内部換気部材１２の金属箱３内に張り出した端面（電気機器が備えられる空間側の面であり、開口１２ａが形成された面と対向する面）には、外気が金属箱３内に導入されるスリット１２ｂが形成される。スリット１２ｂは、金属箱３内部に外気が取り入れ可能であれば任意の形状でよい。例えば、内部換気部材１２には、縦長のスリット１２ｂが横方向に配置されたものが２段形成される。内部換気部材１２には、支持部材１３を介してカバー１４が備えられる。

カバー１４は、内部換気部材１２に形成されたスリット１２ｂを閉塞可能な部材である。カバー１４は、内部換気部材１２に形成されたスリット１２ｂを閉塞可能な蓋部１４ａと、蓋部１４ａの上端と下端から立設される１対の被支持部１４ｂと、被支持部１４ｂの端部に設けられる縁部１４ｃを備える。

図４に示すように、カバー１４は、その主面（蓋部１４ａ）が内部換気部材１２のスリット１２ｂが形成された面から所定の間隔離隔した状態で、支持部材１３に支持される。カバー１４の被支持部１４ｂには、後に詳細に説明する支持部材１３の固定部１３ｂがボルトなどで固定される。被支持部１４ｂの長さは、内部換気部材１２の厚さ（内部仕切板７から張り出した部分）とほぼ同じである。金属箱３内で内部アーク事故が発生すると、内部換気部材１２のスリット１２ｂが形成された面（および／または、内部仕切板７）にカバー１４が当接して、金属箱３外部への空気の移動が遮断される。さらに、図３に示すように、カバー１４の各側端部の近傍には、カバー１４を挟むようにカバー支持部材１５が一対設けられ、カバー１４の脱落が防止されている。

図４に示すように、支持部材１３は、内部換気部材１２の上部と下部に１対設けられ、カバー１４を支持する。支持部材１３は、内部換気部材１２に固定される固定部１３ａと、カバー１４に固定される固定部１３ｂと、固定部１３ａ、１３ｂ間に設けられる支持部１３ｃを備える。

固定部１３ａは、内部換気部材１２の上面または下面にボルトなどで固定される板状の部材であり、支持部１３ｃの一端から内部仕切板７方向に延在して備えられる。

固定部１３ｂは、カバー１４の被支持部１４ｂにボルトなどで固定される板状の部材であり、支持部１３ｃの他端から固定部１３ａの延在方向と反対側に延在して備えられる。

支持部１３ｃは、図５に示すように、固定部１３ａと固定部１３ｂの間に一対設けられる。固定部１３ａと固定部１３ｂの間に空間が形成されるように支持部１３ｃを設けることで、固定部１３ａと固定部１３ｂの間を外気が流通可能となっている。なお、支持部１３ｃは、固定部１３ａと固定部１３ｂの間を外気が流通可能であれば、配置形態は任意に設定可能である。例えば、固定部１３ａと固定部１３ｂの間に支持部１３ｃを３個以上備えることもできる。また、後に詳細に説明するが、支持部材１３は、カバー１４を支持する剛性を備え、内部アーク事故発生時に、金属箱３内における圧力上昇に応じて変形可能な部材である。

カバー支持部材１５は、図３に示すように、内部仕切板７の内側に立設される。１対のカバー支持部材１５でカバー１４を挟み込むことで、カバー１４が内部換気部材１２方向に摺動可能な状態で支持される。カバー支持部材１５の一端には固定部１５ａが設けられ、固定部１５ａは、内部仕切板７に固定される。また、カバー支持部材１５の他端には係止部１５ｂが設けられる。係止部１５ｂは、カバー支持部材１５の端部から、向かい合う他のカバー支持部材１５方向に延在して設けられる。この係止部１５ｂに、カバー１４の蓋部１４ａが係止することで、カバー支持部材１５間に備えられたカバー１４の脱落が防止される。

次に、図６、７を参照して、本発明の実施形態に係る配電盤１における気体の移動について詳細に説明する。

図６に示すように、通常時、吸気部ダクト５の吸気口５ａから配電盤１内に外気が取り込まれ、配電盤１の内部に備えられた電気機器（図示せず）が冷却される。図中矢印で示すように、吸気部ダクト５の吸気口５ａから取り込まれた外気は、通気ギャラリ６の開口部６ａ、圧力緩和空間１０、内部換気部材１２を通り、カバー１４の縁部１４ｃと内部仕切板７との間から機器が備えられる空間へ流入する。そして、この換気ルートで配電盤１内部に取り込まれた外気は、金属箱３内の電気機器の近傍を通り、電気機器を冷却した後、配電盤１の天井部に形成された換気口（図示せず）から排気される。

配電盤１で内部アーク事故が発生した場合は、アークが発生して配電盤１の内部圧力が上昇する。

図７に示すように、配電盤１の内部圧力が上昇すると、カバー１４にその圧力が加わる。カバー１４に圧力が加わることで支持部材１３が変形する。つまり、内部アーク事故により生じたアークガスによって、カバー１４が内部換気部材１２方向に移動し、内部換気部材１２に形成されたスリット１２ｂがカバー１４により塞がれる。具体的には、カバー１４の蓋部１４ａが、内部換気部材１２の張り出した端面と接触して、内部換気部材１２のスリット１２ｂがカバー１４により閉塞され、アークガスが内部換気口７ａから圧力緩和空間１０（延いては、吸気部ダクト５の吸気口５ａから金属箱３外部）に噴き出すことが防止される。また、カバー１４の縁部１４ｃが内部仕切板７に当接して、アークガスが内部換気口７ａから圧力緩和空間１０（延いては、吸気部ダクト５の吸気口５ａから金属箱３外部）に噴き出すことが防止される。

万が一、内部換気口７ａからアークガスが噴き出した場合、内部仕切板７と背面板４の間に圧力緩和空間１０が設けられていることにより、この圧力緩和空間１０でアークガスの圧力が緩和される。その結果、吸気部ダクト５の吸気口５ａから金属箱３の外部に放出されるアークガスの勢いが低減される。

また、通気ギャラリ６に備えられた案内板６ｂにより、背面板４に形成された換気口２から噴き出すアークガスは、吸気部ダクト５の上方に導かれる。したがって、換気口２から噴き出すアークガスは、吸気部ダクト５の上方に導かれた後に、吸気部ダクト５の下端部に形成された吸気口５ａから噴き出すこととなる。このようにして、吸気部ダクト５の吸気口５ａから噴き出すアークガスの勢いが低減される。さらに、換気口２にステンレス製の網を設けることで、運動エネルギーの高い高温の粒子が直接配電盤１の外へ放出されることが防止される。

つまり、配電盤１は、内部アーク事故で発生するアークガスが換気口２（または、吸気口５ａ）から噴出されることを遮断または抑制可能な構造を備えており、配電盤１の近くにいる人に対する確実な保護が可能となる。

以上のような、本発明の実施形態に係る配電盤１によれば、内部仕切板７と背面板４との間に圧力緩和空間１０を設けることにより、アークエネルギー遮断装置１１を通過して内部換気口７ａからアークガスが噴き出した場合においても、アークガスの圧力を緩和することができる。その結果、吸気部ダクト５の吸気口５ａから噴き出すアークガスの圧力を低減することができる。また、圧力緩和空間１０を設けることにより、背面板４にかかる圧力が低減されるので、背面板４を固定するボルト間の隙間からガスが噴き出すことが抑制される。その結果、背面板４を固定するボルトの締め付け間隔を広くすることができ、配電盤１のコストを低減することができる。また、圧力緩和空間１０によりガス圧が緩和されることにより、最終外被である背面板４を薄く安価に作成することができる。

また、アークエネルギー遮断装置１１を備えることで、アークガスが金属箱３の吸気口５ａから外部に噴出することを防止できる。すなわち、アークガスにより変形する支持部材１３でカバー１４を支持することで、内部アーク事故発生時に内部換気部材１２のスリット１２ｂをカバー１４で塞ぐことができる。特に、支持部材１３を断面Ｚ字状に形成することで、支持部材１３の変形により確実にカバー１４を内部換気部材１２方向に移動させることができる。

また、通気ギャラリ６と吸気部ダクト５を備えることで、吸気部ダクト５内でアークガスどうしがぶつかり合い、吸気部ダクト５の吸気口５ａから排出されるアークガスの勢いを低減することができる。また、アークガスは、通気ギャラリ６により吸気部ダクト５の上方に案内された後に吸気部ダクト５の下方より排出されるので、アークガスの流通経路が長くなり、吸気部ダクト５から排出されるアークガスの温度を下げることができる。

以上、具体的な実施形態を示して本発明の配電盤およびアークエネルギー遮断装置について説明したが、本発明の配電盤およびアークエネルギー遮断装置は、実施形態に限定されるものではなく、その特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、設計変更されたものも、本発明の技術的範囲に属する。

例えば、本発明の実施形態に係る配電盤の技術的特徴の一部（内部仕切板７やアークエネルギー遮断装置１１、通気ギャラリ６と吸気部ダクト５など）を個々に備える配電盤とすることも可能であり、その場合は、本発明の実施形態に係る配電盤の効果の一部を得ることができる。内部仕切板７を単独で備える配電盤の場合、従来技術に係る配電盤の防護板を、内部換気口７ａを閉塞するアークエネルギー遮断装置として用いる態様とすることもできる。

また、実施形態の説明では、内部仕切板７にアークエネルギー遮断装置１１（内部換気部材１２やカバー１４など）を設けているが、アークエネルギー遮断装置１１を背面板４に設けることもできる。さらには、アークエネルギー遮断装置１１を盤内を仕切る仕切板（仕切板の換気口が形成された部分）に設けることもできる。

また、実施形態では、金属箱３を形成する背面板４に換気口２が形成されているが、換気口２は、金属箱３を形成する正面板、側面板、背面板４のいずれの外板（配電盤１の四方を囲うように立設される外板のいずれか）に形成することもできる。また、内部仕切板７は、背面板４に対向して設けることに限定されるものではなく、換気口が形成された外板に対向して設けられる。ただし、配電盤１の正面側には、点検作業員がいることもあるので、配電盤１の背面板４に換気口２を形成することで点検作業員の保護がより確実となる。

また、支持部材１３は、内部換気部材１２の上下端に配置される態様だけでなく、内部換気部材１２の両側端部に配置することもできる。この場合、カバー支持部材１５は、カバー１４の上下端部近傍に設けられることとなる。

１…配電盤
２…換気口
３…金属箱（箱体）
４…背面板（外板）
５…吸気部ダクト、５ａ…吸気口
６…通気ギャラリ、６ａ…開口部、６ｂ…案内板
７…内部仕切板、７ａ…内部換気口
８…碍子、９…碍子固定板
１０…圧力緩和空間
１１…アークエネルギー遮断装置
１２…内部換気部材、１２ａ…開口（第１開口部）、１２ｂ…スリット（開口部、第２開口部）
１３…支持部材、１３ａ、１３ｂ…固定部、１３ｃ…支持部
１４…カバー、１４ａ…蓋部、１４ｂ…被支持部、１４ｃ…縁部
１５…カバー支持部材、１５ａ…固定部、１５ｂ…係止部

Claims (3)

1. 電気機器を収納する箱体と、
   前記箱体の内部であって、前記箱体を形成する外板と所定の間隔離して備えられる内部仕切板と、
   前記外板に形成され、前記箱体内に外気を導入する換気口と、
   前記内部仕切板に形成され、前記箱体内に外気を導入する内部換気口と、
   前記箱体内で内部アーク事故が発生した際に、前記内部換気口を閉塞可能なアークエネルギー遮断装置と、を備え、
   前記外板と前記内部仕切板により圧力緩和空間が形成され、
   前記アークエネルギー遮断装置は、
   前記内部換気口を覆うように前記内部仕切板の内側に張り出して設けられ、張り出した側の端面に前記箱体内に外気を導入する開口部が形成された箱状の内部換気部材と、
   前記内部換気部材の開口部を閉塞可能なカバーと、
   前記カバーを支持する支持部材と、を備え、
   前記支持部材は、前記内部換気部材の張り出した端面と前記カバーが接触しないように前記カバーを支持する支持部を備え、
   前記支持部は、前記箱体の内部圧力の上昇に応じて変形し、
   前記支持部の変形に応じて、前記内部換気部材の開口部が前記カバーで閉塞される、ことを特徴とする配電盤。
2. 前記外板の前記箱体外側に備えられ、前記換気口を覆う吸気部ダクトと、
   前記換気口に備えられる通気ギャラリと、を備え、
   前記通気ギャラリは、前記箱体の外に向かう気流を上方に案内する案内板を備え、
   前記吸気部ダクトの吸気口は、当該吸気部ダクトの下端部に形成された、ことを特徴とする請求項１に記載の配電盤。
3. 配電盤内を流通する外気が通る換気口に備えられ、前記配電盤内で内部アーク事故が発生した際に、前記換気口を閉塞可能なアークエネルギー遮断装置であって、
   前記換気口に接続される第１開口部が形成された箱状の内部換気部材と、
   前記内部換気部材の前記第１開口部が形成された面と対向する面に形成された第２開口部と、
   前記第２開口部を閉塞可能なカバーと、
   前記カバーを支持する支持部材と、
   を備え、
   前記支持部材は、前記第２開口部が形成された面と前記カバーが接触しないように前記カバーを支持する支持部を備え、
   前記支持部は、前記配電盤の内部圧力の上昇に応じて変形し、
   前記支持部の変形に応じて、前記第２開口部が前記カバーで閉塞される、ことを特徴とするアークエネルギー遮断装置。

Images