JP6698960B2 - 垂直母線支持装置 - Google Patents

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Description

本発明は、配電盤の筐体内に配設される垂直母線の支持装置に関する。
受配電設備に使用される配電盤には、開閉装置を金属の筐体の中に収納したスイッチギアあるいはコントロールギアと呼ばれるものが含まれる。工場や上下水道、発電所などのプラントにおけるポンプや機械類などの稼動にはモータが多数使用されており、これらのモータ群の制御、保護、計測、監視を一箇所で集中管理するために制御装置をユニット化した機能ユニットを複数収納したコントロールセンタ(コントロールギアの一種)が、プラントにおいて広く用いられている。コントロールセンタにおける各機能ユニットへの給電は、コントロールセンタが備える複数の水平母線、および複数の垂直母線を介して行われる。水平母線は上位の電力供給源からの電力を供給し、水平母線に接続された垂直母線は各機能ユニットに電力を分岐する。各機能ユニットに設けられた接触子は、垂直母線と接続される。コントロールセンタ内の複数の垂直母線は、一般的に短絡の際の異相間の絶縁距離を確保するために、絶縁体からなる垂直母線支えを用いて一定間隔を保って筐体に固定されている。しかし、コントロールセンタ内に小動物が侵入し、小動物が異相間の垂直母線に同時に接触した場合には、短絡する恐れがある。
上述のような短絡を回避するために、垂直母線間を遮蔽する隔壁を有した保護カバーを、上下方向に延在した垂直母線の全体に亘って前後から挟み込み、保護カバーの隔壁の先端に対向するように設けた結合部で、前後の2つの保護カバーを結合して固定するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
実公平7−21047号公報
上記特許文献1においては、垂直母線間を、垂直母線の全体に亘って保護カバーで遮蔽しているため、小動物の接触による短絡は抑制される。しかしながら、保護カバーの大きさが垂直母線の全体に亘る大きさであることから、設置される垂直母線の長さに応じて、必要な長さの保護カバーを都度作製する、もしくは追加加工により保護カバーの長さの調整が生じるという課題があった。また、保護カバーは垂直母線の全体に亘る大物部材であるため、挟み込む2つの保護カバーの隔壁に対向して設けた結合部を結合する際の作業性が悪く、かつ結合部に所望の寸法精度が出にくいという課題があった。
この発明に係る垂直母線支持装置は、複数の垂直母線と複数の水平母線と制御装置をユニット化した複数の機能ユニットを筐体内に備えた配電盤において、複数の垂直母線を前面側と背面側とに挟み込むようにそれぞれ配置された2つの垂直母線支えと、2つの垂直母線支えのそれぞれの背面から、2つの垂直母線支えを連結するように配設された垂直母線支持金具と、から構成される垂直母線支持具、垂直母線支持具に取り付けられ、複数の垂直母線のそれぞれの周囲を遮蔽する隔壁を備えた絶縁体の垂直母線保護カバーを備え、垂直母線支持具は、複数の垂直母線と接続される機能ユニットの接触子と干渉しない位置に、複数の垂直母線の長手方向に間隔を保って複数配置され、垂直母線保護カバーは、垂直母線支持具のそれぞれの間に設けられ、垂直母線保護カバーに設けた嵌挿部と、前面側の垂直母線支えと背面側の垂直母線支えのそれぞれに設けた嵌入部と、を嵌着して、取り付けられ、前記嵌挿部の前記嵌入部と対向する面は円滑面で、嵌挿部の外形は円柱状である。



この発明に係る垂直母線支持装置によれば、垂直母線保護カバーは垂直母線支えに容易に取り付けられ、長さの異なる垂直母線にも容易に取り付けることができる。
本発明の実施の形態1に係るコントロールセンタの外観を示す斜視図である 本発明の実施の形態1に係るコントロールセンタの概略構成を示す断面図である 本発明の実施の形態1に係る垂直母線支持装置の概要を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る垂直母線支持装置の概略構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る垂直母線支持装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態1に係る背面垂直母線支えの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る前面垂直母線支えの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る垂直母線保護カバーと前面垂直母線支えの嵌着した部分の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る垂直母線保護カバーと前面垂直母線支えの嵌着した部分の概略構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態1に係る垂直母線保護カバーの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る垂直母線と水平母線の接続概略を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係る垂直母線と水平母線の接続概略を示す断面図である。 本発明の実施の形態2に係る垂直母線保護カバーの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る垂直母線保護カバーの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態3に係る別の垂直母線保護カバーの概略構成を示す斜視図である。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1の構成概略について説明する。図1はコントロールセンタ1の外観を示す斜視図で、図2は図1の一点鎖線A−Aにおける断面図である。図3は機能ユニット5を除いたコントロールセンタ1の筐体2の内部の概要を示す斜視図である。なお、図3のXZ面において、垂直母線4の見えている前方を垂直母線支持装置11の前面側とし、垂直母線4が水平母線3と接続されている後方を垂直母線支持装置11の背面側とする。
コントロールセンタ1は、図1で示す筐体2の中に、図2で示す水平母線3、垂直母線4および機能ユニット5を備え、機能ユニット5への給電は水平母線3と垂直母線4を介して行われる。垂直母線4は、Z方向に延在し、X方向に一定の間隔で一列に配置している。本実施の形態での垂直母線4は、4本の垂直母線4を有する三相4線式の配置である。それぞれの垂直母線4には、異なる位相の電流が流れる。垂直母線4の断面は、中央の平面部4aと、その両側部を互いに反対方向に折り曲げた先端部4bとで構成され、その断面をZ字状としている。短絡等から生じる電磁力に耐え得る強度をもたせるためである。垂直母線4へ電力を供給する水平母線3は、X方向に延在し、Z方向に一定の間隔で一列に配置している。水平母線3と垂直母線4は接続導体6を介して接続され、垂直母線4と機能ユニット5は接触子7を介して接続されている。機能ユニット5は、プラントで使用される複数のモータの制御、保護、計測、監視を一箇所で集中管理するために制御装置をユニット化したものである。垂直母線支持装置11は、垂直母線支持具9と垂直母線保護カバー10で構成される。垂直母線支持具9で、垂直母線4は筐体2に設けた固定部8に固定される。垂直母線保護カバー10は垂直母線支持具9に取り付けられ、垂直母線保護カバー10が備える隔壁(垂直母線間遮蔽部23、垂直母線側面遮蔽部24)は、垂直母線4を遮蔽する。複数の水平母線支持具12で構成される水平母線支持装置13で、水平母線3は筐体2に設けた固定部8に固定される。水平母線支持具12は、例えば、絶縁性材料である不飽和ポリエステル樹脂にて作製される。図3に示すように、水平母線3と垂直母線4は筐体2の内部に複数設けられ、垂直母線保護カバー10は、複数の垂直母線支持具9のそれぞれの間に取り付けられる。
垂直母線支持装置11の構成について説明する。図4は垂直母線保護カバー10と垂直母線支持具9の概略構成を示す分解斜視図で、図5は図3の一点鎖線B−Bにおける断面図である。図4において、Z方向に延在する複数の垂直母線4は、Z方向に複数設けられた垂直母線支持具9にて保持される。垂直母線支持具9の間には、垂直母線4の周囲を遮蔽する垂直母線間遮蔽部23、および垂直母線側面遮蔽部24を備えた垂直母線保護カバー10が設けられる。垂直母線支持具9を設ける間隔は、短絡時に垂直母線4の間に発生する電磁反発力に対して垂直母線支持具9にクラックなどの損傷が発生せず、かつ接触子7と干渉しない位置を考慮して決定される。垂直母線支持具9は、垂直母線4を前面側及び背面側から挟み込むように配置した前面垂直母線支え14及び背面垂直母線支え15と、これらの2つの垂直母線支えのそれぞれの背面に配置され、2つの垂直母線支えを前面側及び背面側から連結した前面垂直母線支持金具16及び背面垂直母線支持金具17から構成される。前面垂直母線支持金具16と背面垂直母線支持金具17はねじ18を用いて連結され、垂直母線4は前面垂直母線支え14及び背面垂直母線支え15に密着して保持される。前面垂直母線支持金具16と背面垂直母線支持金具17は、例えば、金属板材である一般構造用圧延鋼材(SS400など)、または熱間圧延軟鋼板(SPHCなど)にて作製される。垂直母線保護カバー10は、前面垂直母線支え14と背面垂直母線支え15の2つの垂直母線支えで固定されるが、詳細は後述する。
垂直母線保護カバー10は、例えば、絶縁性材料である熱可塑性樹脂(ポリカーボネートなど)にて作製される樹脂成型品である。Z方向の垂直母線保護カバー10の大きさは、複数配設された垂直母線支持具9の間隔に応じて、垂直母線支持具9の間隔に収まるサイズである。垂直母線保護カバー10は、垂直母線4の間を遮蔽する隔壁としての垂直母線間遮蔽部23と、複数の垂直母線4の両側側面を遮蔽する隔壁としての垂直母線側面遮蔽部24を備える。垂直母線間遮蔽部23は、小動物などの侵入による垂直母線4間の短絡を防止する。垂直母線側面遮蔽部24は、作業者などが誤って垂直母線4に接触するのを防止するとともに、小動物などに起因した筐体2のフレームなどの接地部材と垂直母線4との間の短絡を防止する。また、垂直母線保護カバー10は、複数の垂直母線間遮蔽部23と垂直母線側面遮蔽部24との間を連結し、垂直母線4と水平母線3との間を遮蔽する背面仕切り部25を備える。垂直母線間遮蔽部23と垂直母線側面遮蔽部24の上側及び下側には、前面垂直母線支え14及び背面垂直母線支え15のそれぞれに設けた嵌入部21と嵌着する嵌挿部26が設けられる。嵌挿部26は、嵌入部21と嵌着するように、前面方向と背面方向の双方に向けた形状で設けられ、ここでは円柱状で、その先端部は鋭角部のない滑らかな半円球状である。熱可塑性樹脂を用いて垂直母線保護カバー10を作製した場合、円柱状の形状にすることにより、金型に樹脂を充填する際に均一に樹脂が充填されるため、成形不良(ヒケ、反りなど)の発生が低減され、成型時の歩留り悪化を抑制することができる。
前面垂直母線支え14と背面垂直母線支え15は、例えば、絶縁性材料である不飽和ポリエステル樹脂にて作製され、図6、7に示すように、双方が対向する面に、ねじ18が貫通するねじ貫通部22を備える。垂直母線4とねじ18の沿面距離を確保するために、ねじ貫通部22は筒状の形状で設けられる。ここでは前面垂直母線支え14と背面垂直母線支え15のそれぞれに分けてねじ貫通部22を設ける構成としたが、何れか一方にまとめて設けても構わない。垂直母線保護カバー10は、垂直母線4を前面垂直母線支え14と背面垂直母線支え15の2つの垂直母線支えで挟み込み保持する際に、嵌挿部26を前面垂直母線支え14と背面垂直母線支え15のそれぞれが備える嵌入部21と嵌着することで取り付けられ、固定される。なお、図6の拡大図で示すように、背面垂直母線支え15の両端部に設置された嵌入部21aのみ、ここでは水平母線支持具12との干渉を防ぐために半分にカットされた形状としている。また、前面垂直母線支え14及び背面垂直母線支え15は、垂直母線保護カバー10が有す嵌挿部26と嵌着する嵌入部21を上面側及び下面側の双方に備える。嵌入部21は、XZ面から見て、奥行き方向にテーパーが形成された鋭角部のない滑らかな略円形の形状である(図8、9の拡大図参照)。図5に示すように、前面垂直母線支え14及び背面垂直母線支え15は、前面側及び背面側からそれぞれ垂直母線4の平面部4aと接する垂直母線押さえ部19、前面側及び背面側からそれぞれ垂直母線4の先端部4bを差し込む垂直母線差込部20を備える。垂直母線支持具9を構成する前面垂直母線支持金具16のX方向の両側部には、取付部16aが形成され、取付部16aは、ねじを利用して固定部8に固定される。
次に垂直母線保護カバー10の固定について、図8で説明する。図8は垂直母線保護カバー10と前面垂直母線支え14の嵌着した部分の概略構成を示す斜視図で、図9は図8の一点鎖線C−Cにおける断面図である。嵌入部21と嵌挿部26は、嵌着した際に双方が対向する面に、バリなどの突起部分がなく、滑らかな面を備えるように作製される。そのため、嵌入部21と嵌挿部26の固定は容易であり、またコントロールセンタ1の輸送時や稼動時の振動などにより双方が擦れ合うことによって生じる塵埃を抑制することができる。さらに図9で示すように、嵌挿部26の先端部を半円球状にし、嵌入部21の受け側に面取り部21bを設けることで、嵌挿部26の先端を嵌入部21に誘い込みやすくなり、容易に垂直母線支持具9を組み立てることができる。なお嵌入部21と嵌挿部26の間に空隙(例えば1mm程度)を設けていれば、垂直母線4に短絡電流等により電磁反発力が加わったとしても、嵌入部21すなわち前面垂直母線支え14及び背面垂直母線支え15が電磁反発力を受け止めるため、垂直母線保護カバー10が電磁反発力の影響を受けることはなく、垂直母線保護カバー10の破損を防ぐことができる。
図10に示すように、垂直母線保護カバー10の背面仕切り部25に、接続導体取り合い開口部27が設けられる。図11で示すように、接続導体6aは、この接続導体取り合い開口部27を貫通して、垂直母線4cと水平母線3を接続する。図11では、接続の状態を明確に示すために、一部の垂直母線4について、輪郭のみを二点鎖線で表している。
図12は図11の一点鎖線D−Dにおける断面図である。図12では、図11のZ方向上段のX方向左端に設けた垂直母線4cと水平母線3との接続を示している。接続導体6の大きさは、例えば、25mm×60mm×45mm程度の直方体であり、ボルトを通す貫通孔を備えている。接続導体6の材料は、例えば、銅にて作製される。垂直母線4、接続導体6及び水平母線3は、ボルト28とプレスナット29にて接続される。接続導体6aは左端に設けた垂直母線4cと水平母線3を接続するために設けられるが、図11で示す他の垂直母線4d又は4eと接続する接続導体6b、6cの位置に応じて、接続導体取り合い開口部27は別の位置に設けられる。
以上のように、この垂直母線支持装置11では、隔壁を備えた垂直母線保護カバー10は、垂直母線保護カバー10に設けた嵌挿部26を、前面垂直母線支え14と背面垂直母線支え15のそれぞれが備える嵌入部21に差し込み、嵌着することができるため、ねじなどの他の部品を使用することなく、容易に2つの垂直母線支えに取り付けることができる。また、垂直母線支持装置11の組立時の作業は簡略化され、作業時間を抑制することができる。また、垂直母線4の長手方向の垂直母線保護カバー10の大きさは、複数配設された垂直母線支持具9の間隔に応じて、垂直母線支持具9の間隔に収まるサイズであるため、垂直母線4の長さに変更が生じた場合にも、柔軟に対応して取り付けることができる。垂直母線4の長手方向の全体に亘って垂直母線保護カバー10を容易に取り付けることができるため、確実に垂直母線4の間を遮蔽することができる。また、嵌挿部26の形状を円柱状にすることにより、垂直母線保護カバー10を作製する際の成形性を向上させ、歩留りを向上させることができる。また、嵌挿部26および嵌入部21を鋭角部のない、滑らかな面にすることで、コントロールセンタ1の輸送時および稼動時の振動で発生が懸念される塵埃発生を抑制することができる。
なお、嵌挿部26と嵌入部21の形状は、本実施の形態1で開示した形状に限られるものではなく、双方を嵌着することで垂直母線保護カバー10が垂直母線支持具9に取り付けられ、固定される形状であればよい。また、垂直母線保護カバー10に嵌入部21を設け、前面垂直母線支え14と背面垂直母線支え15のそれぞれに嵌挿部26を設けても構わない。また、嵌着による取り付けに限るものではなく、接着など他の方法により取り付けても構わない。
なお、嵌挿部26はすべて同一の形状としているが、設置する位置により異なる形状であっても構わない。例えば、垂直母線保護カバー10の両端に設けた嵌挿部26のみの長さを長くすると、両端の嵌挿部26さえ注意して嵌入部21に差し込めば、その他の嵌挿部26はそれに誘導されるので、取付作業が容易になる。また、両端に設けた嵌挿部26のみを大きくし、対向する嵌入部21の全てが同じサイズであれば、両端にない嵌挿部26は嵌入部21とのクリアランスが大きく取れるため、両端の嵌挿部26さえ注意して嵌入部21に差し込めば、取付作業が容易になる。
なお、嵌挿部26は垂直母線保護カバー10の上側及び下側に設けられ、双方を利用して垂直母線保護カバー10は固定されているがこれに限るものではなく、上側、もしくは下側のみで固定する構成であっても構わない。
本実施の形態における垂直母線保護カバー10には、前面側に仕切りが設けられていない。一般的なコントロールセンタ1の場合、垂直母線支持装置11の前面には各機能ユニット5と分離するためのカバー(図示せず)が設けられており、垂直母線支持装置11の前面から小動物などが侵入できない構造となっているためである。なお、前面側に仕切りを設けた構成であっても構わない。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2における垂直母線保護カバー100の斜視図を、図13に示す。実施の形態1では、接続導体6の位置に応じて、接続導体6が貫通する接続導体取り合い開口部27を異なる位置に設けた複数の垂直母線保護カバー10を用いていた。実施の形態2においては、接続導体取り合い開口部27を垂直母線保護カバー100の製作時に設けることなく、開口形成用スリット30を設けることで、1種類の垂直母線保護カバー100で対応可能としたものである。なお、他の構成については、実施の形態1の記載と同様であるため、同一の符号を付して、説明を省略する。
開口形成用スリット30は、図13に示すように、背面仕切り部25の接続導体取り合い開口部が形成される位置の外周に沿って、ミシン目状に設けられる。本実施の形態でも、垂直母線4は4本設けられるため、4つの開口形成用スリット30が背面仕切り部25に設けられる。ミシン目状の開口形成用スリット30は、背面仕切り部25の一部を容易に切り取ることが可能となるように設けられ、一部を切り取ることで、切り取られた箇所が接続導体取り合い開口部となる。垂直母線支持具9とともに垂直母線保護カバー100を垂直母線4に取り付ける際に、接続導体6の位置に応じて、接続導体取り合い開口部を容易に設けることができる。これにより、1種類の垂直母線保護カバー100を異なる位置の接続導体6に対して取り付けることができる。
以上のように、背面仕切り部25に設けたミシン目状の開口形成用スリット30を使って背面仕切り部25の一部を切り取ることで、所望の位置に容易に接続導体取り合い開口部を形成することできるため、接続導体6を設けた位置に関わらず、1種類の垂直母線保護カバー100で対応することができる。また、接続導体取り合い開口部の位置が異なる複数種類の垂直母線保護カバーの中から所望の垂直母線保護カバーを探す時間を省略することができ、垂直母線支持装置11の組立時間の短縮化を図ることができる。また、垂直母線保護カバーの種類を削減できるため、管理が容易になる。また、垂直母線保護カバーの製造において、異なる位置に接続導体取り合い開口部を有する金型を作製する必要がなくなるため、金型作製費を削減することができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3における垂直母線保護カバー110の斜視図を、図14に示す。実施の形態2では、背面仕切り部25には開口形成用スリット30のみを設けていたが、実施の形態3においては、背面仕切り部25に、さらに換気口31を設けたものである。なお、他の構成については、実施の形態1の記載と同様であるため、同一の符号を付して、説明を省略する。
換気口31は、図14に示すように、背面仕切り部25が備える開口形成用スリット30の上部に設けられた開口部である。ここでは、1つの開口形成用スリット30の上部に、10個の換気口31を設けたが、換気口31を設ける位置、大きさ、個数はこれに限るものではない。換気口31は、垂直母線保護カバー10で囲まれた垂直母線4の周囲の空気を換気するための開口部である。コントロールセンタ1の垂直母線4には、1000A程度の電流が流れることで、垂直母線4自体が発熱する。換気口31を設けることにより、垂直母線保護カバー110の内側に熱がこもるのを抑制し、垂直母線4自体の温度上昇を抑制することができる。また、熱により機能が低下する部材(例えば、垂直母線支えに用いた不飽和ポリエステル樹脂は、一般的に温度上昇に伴い、樹脂の引張り強さは低下する)の機能の低下を抑制することができる。
以上のように、背面仕切り部25に換気口31を設けたことで、垂直母線保護カバーの内側の熱のこもりは抑制され、垂直母線の温度上昇、垂直母線の周辺の部材の機能低下を抑制することができる。
なお、本実施の形態においては、換気口31は背面仕切り部25の上部にのみ設けたが、図15に示すように、さらに背面仕切り部25の下部にも設けてもよい。下部にも換気口31aを設けることで、換気効率が高まり、垂直母線の温度上昇、垂直母線の周辺の部材の機能低下をさらに抑制することができる。
以上の実施の形態1〜3に示した構成は、本発明の構成の一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、実施の形態の組み合わせや一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。また、実施の形態1〜3では、コントロールギアの一種であるコントロールセンタに設ける垂直母線支持装置について示したが、他のスイッチギアや配電盤に設けるものであっても構わない。
1 コントロールセンタ、2 筐体、3 水平母線、4 垂直母線、5 機能ユニット、6 接続導体、7 接触子、8 固定部、9 垂直母線支持具、10 垂直母線保護カバー、11 垂直母線支持装置、12 水平母線支持具、13 水平母線支持装置、14 前面垂直母線支え、15 背面垂直母線支え、16 前面垂直母線支持金具、17 背面垂直母線支持金具、18 ねじ、19 垂直母線押さえ部、20 垂直母線差込部、21 嵌入部、22 ねじ貫通部、23 垂直母線間遮蔽部、24 垂直母線側面遮蔽部、25 背面仕切り部、26 嵌挿部、27 接続導体取り合い開口部、28 ボルト、29 プレスナット、30 開口形成用スリット、31 換気口、100 垂直母線保護カバー、110 垂直母線保護カバー

Claims (5)

  1. 複数の垂直母線と複数の水平母線と制御装置をユニット化した複数の機能ユニットを筐体内に備えた配電盤において、
    前記複数の垂直母線を前面側と背面側とに挟み込むようにそれぞれ配置された2つの垂直母線支えと、
    前記2つの垂直母線支えのそれぞれの背面から、前記2つの垂直母線支えを連結するように配設された垂直母線支持金具と、
    から構成される垂直母線支持具、
    前記垂直母線支持具に取り付けられ、前記複数の垂直母線のそれぞれの周囲を遮蔽する隔壁を備えた絶縁体の垂直母線保護カバーを備え、
    前記垂直母線支持具は、前記複数の垂直母線と接続される前記機能ユニットの接触子と干渉しない位置に、前記複数の垂直母線の長手方向に間隔を保って複数配置され、
    前記垂直母線保護カバーは、前記垂直母線支持具のそれぞれの間に設けられ、
    前記垂直母線保護カバーに設けた嵌挿部と、前面側の前記垂直母線支えと背面側の前記垂直母線支えのそれぞれに設けた嵌入部と、を嵌着して、取り付けられ
    前記嵌挿部の前記嵌入部と対向する面は円滑面で、前記嵌挿部の外形は円柱状であることを特徴とする垂直母線支持装置。
  2. 前記複数の垂直母線の長手方向の前記垂直母線保護カバーは、
    前記垂直母線支持具の間に収まる大きさであることを特徴とする請求項1に記載の垂直母線支持装置。
  3. 前記垂直母線保護カバーは、前記水平母線を遮蔽して、前記隔壁を連結する仕切り部を備え、
    前記仕切り部に前記垂直母線と前記水平母線とが接続される接続導体を挿入できる開口部を形成するための開口形成用スリットを設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の垂直母線支持装置。
  4. 前記仕切り部に換気口を設けたことを特徴とする請求項に記載の垂直母線支持装置。
  5. 前記換気口は、前記仕切り部の上部及び下部の双方に設けたことを特徴とする請求項に記載の垂直母線支持装置。
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