JP6714108B2 - スイッチギヤ - Google Patents

Description

この発明は、金属閉鎖形スイッチギヤに関し、特に、内部アーク事故等による圧力上昇に耐え得るような扉構造に関するものである。

従来のスイッチギヤにおいて、小動物の侵入、過電圧、誤操作等により発生する内部アーク事故は、その発生により装置内部の圧力を上昇させたり局所的な過熱を発生させたりし、装置に機械的又は、熱的に大きなストレスを与える。

このような現象に耐え得るように工夫した従来の技術として、例えば、箱体の内部が、主回路機器室、制御機器室、母線室等に区画されて構成されたスイッチギヤにおいて、各室から、箱体の天井部へ放圧できる通路を確保し、天井部に放圧板を備えたスイッチギヤが開示されている。（例えば特許文献１参照）

また、箱体正面部の扉にスライドプレートとロックボルトを設け、ハンドルを閉位置にあるときはロックボルトが固定されて扉の締め付けを強固にしたスイッチギヤの扉ロック構造が開示されている。（例えば特許文献２参照）

特許第３６６４８４５号公報（第２頁、図１） 特開２００９−２８０９９５号公報（第１頁、図３）

上述した従来のスイッチギヤにおいては、スイッチギヤの内部が異常に圧力上昇したときは、内部圧力を積極的に放圧させると共に、扉が開放した場合に人体に接触する可能性のある前面扉部及び後面カバー部は防爆構造にするような対策がとられている。

このうちの扉の構造に関して、上述した従来の構造では、扉のヒンジ部が変形するため、板厚を厚くし、扉の変形を抑制する必要があったが、扉の重量が重くなり、組立作業時の荷扱いが難しくなるといった問題点や、スイッチギヤ全体の重量増加となるといった問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内部圧力に対する扉の変形を抑えることができるスイッチギヤを提供するものである。

この発明に係わるスイッチギヤは、筐体の前面にハンドルの操作により開閉可能に取り付けられた扉と、前記扉の少なくとも上端側と下端側に設けられ、前記扉を回動自在に構成されたヒンジ機構とを有し、前記筐体の内部において発生する内部圧力に対し、前記扉の前記ハンドル側の上下方向に複数個所および前記扉の上端側中央部分と下端側中央部分をボルトにより前記扉を前記筐体に固定したスイッチギヤであって、前記扉の背面部のヒンジ機構側のみに上下方向に配置された変形抑制体とを備えたものである。

この発明に係るスイッチギヤによれば、扉の背面部のヒンジ機構側端部の近傍に上下方向に配置された変形抑制体を備えたことにより、扉のヒンジ機構側の変形を抑制することができるスイッチギヤを得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す平面図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す左側面図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す図８のＡ−Ａ線における断面斜視図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す要部拡大斜視図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す正面図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す左側面図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉の斜視図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す図１６のＢ−Ｂ線における断面斜視図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す要部拡大斜視図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す正面図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す左側面図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉の斜視図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す図１９のＣ−Ｃ線における断面図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す要部拡大斜視図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す要部拡大断面図である。 この発明の実施の形態４に係わるスイッチギヤにおける変形抑制体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５に係わるスイッチギヤにおける変形抑制体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６に係わるスイッチギヤにおける変形抑制体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態に係わるスイッチギヤにおけるヒンジ機構側端面変位を示す特性図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１〜図１０、図３１に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す正面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す平面図である。図４はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す左側面図である。図５はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面図である。図６はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉の斜視図である。図７はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。図８はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。図９はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す図８のＡ−Ａ線における断面斜視図である。図１０はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す要部拡大斜視図である。図３１はこの発明の実施の形態に係わるスイッチギヤにおけるヒンジ機構側端面変位を示す特性図である。

まず、図１によりスイッチギヤの全体構成について説明する。金属閉鎖形スイッチギヤは、全体が金属製の筐体１で覆われており、前面側には図１（ａ）のように、上段扉２、中段扉３、下段扉４がそれぞれヒンジ機構５により開閉可能に設けられている。また、上段扉２、中段扉３、下段扉４にはそれぞれハンドル貫挿穴６ａが設けられ、各ハンドル貫挿穴６ａに開閉用のハンドル６がそれぞれ設けられている。

上段扉２と下段扉４にはヒンジ機構５が上端側と下端側にそれぞれ２箇所設けられ、中段扉３にはヒンジ機構５が上端側と下端側に加え中央部側に２箇所の合計４個設けられている場合を示している。

ヒンジ機構５は、各扉に設けられたヒンジ体５ａが筐体１に設けられた基体５ｂを上下方向から挟むように配置し、ヒンジ体５ａと基体５ｂに枢軸５ｃを貫挿させ、枢軸５ｃとヒンジ体５ａとを固定し、枢軸５ｃとヒンジ体５ａとが基体５ｂに対して回動自在に構成されている。

スイッチギヤ内部は複数のコンパートメントに区画されており、上段扉２の内側は制御室７、中段扉３の内側は遮断器室８、下段扉４の内側はケーブル室９、また、遮断器室８の背面側の上方は主母線室１０となっている。

制御室７には制御機器（図示せず）が収納されている。遮断器室８には、引出形の遮断器１１が収納され、前面側へ引き出し可能となっている。遮断器室８の後壁には、上下に所定の間隔を隔てて、内部に断路部を内蔵した母線側ブッシング１２、及び同様に構成されたケーブル側ブッシング１３が固設されており、遮断器１１がブッシング部で着脱可能となっている。

主母線室１０には、３相の主母線導体１４が支持碍子１５に支持されて収納されており、分岐母線によって母線側ブッシング１２に接続されている。 ケーブル室９は、主回路ケーブル１６が接続される区画であり、主回路ケーブル１６は分岐導体によって、ケーブル側ブッシング１３に接続されている。
なお、この図１に示すスイッチギヤの内部構成は一般的な構成の一例を示したものであ
り、これに限定するものではない。

次に、図１を用いて内部アーク事故の現象を説明する。小動物の侵入、過電圧、誤操作等により内部アーク事故が発生する可能性のある部位として、遮断器室８、ケーブル室９、主母線室１０が想定される。内部アーク事故発生時には、装置内部の圧力が急上昇し、図中に矢印で示すように、スイッチギヤの外装面(上段扉２、中段扉３，下段扉４等)に過大の圧力を加える。この内部圧力の上昇を低減させる手段として、筐体１の天井部に放圧板１７を設けている。

上段扉２、中段扉３、下段扉４にそれぞれ加わる内部圧力に対し、図示はしないが、上段扉２、中段扉３、下段扉４のハンドル側の上下方向にそれぞれ数か所と、上段扉２、中段扉３、下段扉４の上端側中央部分と下端側中央部分にそれぞれ１か所にボルトにより上段扉２、中段扉３、下段扉４を筐体１に固定している。これにより、内部圧力によって上段扉２、中段扉３、下段扉４が開かないようにしている。

このように、上段扉２、中段扉３、下段扉４を筐体１に固定しているので強度的に問題ないが、ヒンジ機構５側においてはボルトにより筐体１に固定していないので、上段扉２、中段扉３、下段扉４のヒンジ機構５側が内部圧力に対して強度が低いことを見出した。そして、図３１に示す従来の特性のように、扉の変位が大きく、上端側および下端側に比べ中央部側がさらにその変位が大きいものとなることを見出した。

この発明の実施の形態１においては、上段扉２、中段扉３、下段扉４にそれぞれ加わる内部圧力に対し、上段扉２、中段扉３、下段扉４が変形するのを抑制するため、上段扉２、中段扉３、下段扉４のヒンジ機構５側にそれぞれ変形抑制体１８を設けた点に特徴を有するものである。

以下、例えば、中段扉３を対象として説明するが、上段扉２および下段扉４についても同様に適用できるものであり、上段扉２および下段扉４についての説明は省略する。

中段扉３は、前面部３ａと、背面部３ｂと、ハンドル側端部３ｃと、ヒンジ機構側端部３ｄと、上端部３ｅと、下端部３ｆとを有し、ハンドル側端部３ｃと、ヒンジ機構側端部３ｄと、上端部３ｅと、下端部３ｆはいずれも断面Ｕ字状に構成されている。

中段扉３の背面部３ｂのヒンジ機構５側に上下方向に変形抑制体１８ａが配置され、変形抑制体１８ａの上端面１８ａ１が最上端のヒンジ機構５の下端より中央部側に位置し、変形抑制体１８ａの下端面１８ａ２が最下端のヒンジ機構５の上端より中央部側に位置した場合を示している。変形抑制体１８ａは断面Ｕ字状に構成され、Ｕ字状の先端部が中段扉３の背面部３ｂに例えば溶接などにより固定されている。

このように、中段扉３の背面部３ｂのヒンジ機構５側に、上端面１８ａ１が最上端のヒンジ機構５の下端より中央部側に位置し、下端面１８ａ２が最下端のヒンジ機構５の上端より中央部側に位置する変形抑制体１８ａを設けたことにより、図３１に示す実施の形態１の特性のように、中段扉３のヒンジ機構５側の上端側および下端側の変位が少し大きくなるが、中央部側の変位を小さく抑制することができる。そして、中段扉３のヒンジ機構５側の上端側、下端側、中央部側の変位量を均等化することができる。

したがって、扉全体の板厚を増加することなく、中段扉３のヒンジ機構５側の変形量を小さく抑えることができ、扉の薄肉化・軽量化を図ることができるので、初期の目的を達成することができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図１１〜図１８に基づいて説明するが、図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１１はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す正面図である。図１２はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す左側面図である。図１３はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面図である。図１４はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉の斜視図である。図１５はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。図１６はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。図１７はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す図１６のＢ−Ｂ線における断面斜視図である。図１８はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す要部拡大斜視図である。

上述した実施の形態１においては、変形抑制体１８ａの上端面１８ａ１が最上端のヒンジ機構５の下端より中央部側に位置し、変形抑制体１８ａの下端面１８ａ２が最下端のヒンジ機構５の上端より中央部側に位置した場合について述べたが、この発明の実施の形態２においては、変形抑制体１８ｂが、上端面１８ｂ１が最上端のヒンジ機構５の間に位置し、下端面１８ｂ２が最下端のヒンジ機構５の間に位置するようにしたものである。

そして、実施の形態２においては、その範疇において、中段扉３の背面部３ｂのヒンジ機構５側に上下方向に変形抑制体１８ｂが配置され、変形抑制体１８ｂの上端面１８ｂ１が最上端のヒンジ機構５の上端と同じ位置とし、変形抑制体１８ｂの下端面１８ｂ２が最下端のヒンジ機構５の下端と同じ位置とした場合を示している。変形抑制体１８ｂは断面Ｕ字状に構成され、Ｕ字状の先端部が中段扉３の背面部３ｂに例えば溶接などにより固定されている。

このように、中段扉３の背面部３ｂのヒンジ機構５側に、上端面１８ｂ１が最上端のヒンジ機構５の上端と同じ位置とし、下端面１８ｂ２が最下端のヒンジ機構５の下端と同じ位置とした変形抑制体１８ｂを設けたことにより、図３１に示す実施の形態２の特性のように、中段扉３のヒンジ機構５側の上端側、下端側、中央部側の変位を上述した従来のもの及び実施の形態１のものに比べ、極めて小さく抑制することができる。

したがって、扉全体の板厚を増加することなく、中段扉３のヒンジ機構５側の変形量を極めて小さく抑えることができ、扉の薄肉化・軽量化を図ることができるので、上述した実施の形態１よりも効果の高いスイッチギヤを得ることができる。

なお、変形抑制体１８ｂの上端面１８ｂ１が最上端のヒンジ機構５の上端と同じ位置とし、変形抑制体１８ｂの下端面１８ｂ２が最下端のヒンジ機構５の下端と同じ位置とした場合について述べたが、これに限定されるものではなく、変形抑制体１８ｂの上端面１８ｂ１が最上端のヒンジ機構５の間に位置し、変形抑制体１８ｂの下端面１８ｂ２が最下端のヒンジ機構５の間に位置しておればよく、同様の効果を奏する。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図１９〜図２７に基づいて説明するが、図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１９はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す正面図である。図２０はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す左側面図である。図２１はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面図である。図２２はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉の斜視図である。図２３はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。図２４はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す背面斜視図である。図２５はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す図１９のＣ−Ｃ線における断面図である。図２６はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す要部拡大斜視図である。図２７はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける中段扉を示す要部拡大断面図である。

上述した実施の形態２においては、変形抑制体１８ｂが、上端面１８ｂ１が最上端のヒンジ機構５の間に位置し、下端面１８ｂ２が最下端のヒンジ機構５の間に位置するようにした場合について述べたが、この発明の実施の形態３においては、変形抑制体１８ｃが、上端面１８ｃ１が最上端のヒンジ機構５と中段扉３の上端部３ｅとの間に位置し、下端面１８ｃ２が最下端のヒンジ機構５と中段扉３の下端部３ｆとの間に位置するようにしたものである。

そして、実施の形態３においては、その範疇において、中段扉３の背面部３ｂのヒンジ機構５側に上下方向に変形抑制体１８ｃが配置され、変形抑制体１８ｃの上端面１８ｃ１が中段扉３の上端部３ｅに位置し、変形抑制体１８ｃの下端面１８ｃ２が中段扉３の下端部３ｆに位置する構成とした場合を示している。変形抑制体１８ｃは断面Ｕ字状に構成され、Ｕ字状の先端部が中段扉３の背面部３ｂに例えば溶接などにより固定されている。

このように、中段扉３の背面部３ｂのヒンジ機構５側に、上端面１８ｃ１が中段扉３の上端部３ｅに位置し、下端面１８ｃ２が中段扉３の下端部３ｆに位置する変形抑制体１８ｃを設けたことにより、図３１に示す実施の形態３の特性のように、中段扉３のヒンジ機構５側の上端側、下端側、中央部側の変位を上述した実施の形態２のものよりさらに小さく抑制することができる。

したがって、扉全体の板厚を増加することなく、中段扉３のヒンジ機構５側の変形量をさらに小さく抑えることができ、扉の薄肉化・軽量化を図ることができるので、上述した実施の形態２よりも効果の高いスイッチギヤを得ることができる。

なお、変形抑制体１８ｃの上端面１８ｃ１が中段扉３の上端部３ｅに位置し、変形抑制体１８ｃの下端面１８ｃ２が中段扉３の下端部３ｆに位置する構成とした場合について述べたが、これに限定されるものではなく、変形抑制体１８ｃの上端面１８ｃ１が最上端のヒンジ機構５と中段扉３の上端部３ｅとの間に位置し、変形抑制体１８ｃの下端面１８ｃ２が最下端のヒンジ機構５と中段扉３の下端部３ｆとの間に位置しておればよく、同様の効果を奏する。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４を図２８に基づいて説明する。図２８はこの発明の実施の形態４に係わるスイッチギヤにおける変形抑制体１８ｄを示す斜視図である。上述した実施の形態１〜３においては、変形抑制体１８ａ，１８ｂ，１８ｃが断面Ｕ字状に構成された場合について述べたが、この実施の形態４においては、変形抑制体１８ｄが断面円弧状に構成された場合を示し、上述した各実施の形態と同様の効果を奏する。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５を図２９に基づいて説明する。図２９はこの発明の実施の形態５に係わるスイッチギヤにおける変形抑制体１８ｅを示す斜視図である。上述した実施の形態１〜３においては、変形抑制体１８ａ，１８ｂ，１８ｃが断面Ｕ字状に構成された場合について述べたが、この実施の形態５においては、変形抑制体１８ｅが断面三角形状に構成された場合を示し、上述した各実施の形態と同様の効果を奏する。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６を図３０に基づいて説明する。図３０はこの発明の実施の形態６に係わるスイッチギヤにおける変形抑制体１８ｆを示す斜視図である。上述した実施の形態１〜３においては、変形抑制体１８ａ，１８ｂ，１８ｃが断面Ｕ字状に構成された場合について述べたが、この実施の形態６においては、変形抑制体１８ｆが断面多角形状に構成された場合を示し、上述した各実施の形態と同様の効果を奏する。
さらに、変形抑制体としては、上述した各実施の形態の構成に限定されるものではなく、図示はしないが、丸筒状、あるいは四角筒状などの多角筒状とすることもでき、上述した各実施の形態と同様の効果を奏する。

上述した各実施の形態においては、中段扉３について述べたが、これに限定されるものではなく、上段扉２あるいは下段扉４についても同様に適用することができ、同様の効果を奏する。

なお、この発明は、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、変形、省略することが可能である。

この発明は、内部圧力に対する扉の変形を抑えることができるスイッチギヤの実現に好適である。

１ 筐体、２ 上段扉、３ 中段扉、３ｂ 背面部、３ｄ ヒンジ機構側端部、３ｅ 上端部、３ｆ 下端部、４ 下段扉、５ ヒンジ機構、６ ハンドル、１８ 変形抑制体、１８ａ 変形抑制体、１８ａ１ 上端面、１８ａ２ 下端面、１８ｂ 変形抑制体、１８ｂ１ 上端面、１８ｂ２ 下端面、１８ｃ 変形抑制体、１８ｃ１ 上端面、１８ｃ２ 下端面、１８ｄ 変形抑制体、１８ｅ 変形抑制体、１８ｆ 変形抑制体。

Claims (10)

1. 筐体の前面にハンドルの操作により開閉可能に取り付けられた扉と、前記扉の少なくとも上端側と下端側に設けられ、前記扉を回動自在に構成されたヒンジ機構とを有し、前記筐体の内部において発生する内部圧力に対し、前記扉の前記ハンドル側の上下方向に複数個所および前記扉の上端側中央部分と下端側中央部分をボルトにより前記扉を前記筐体に固定したスイッチギヤであって、前記扉の背面部のヒンジ機構側のみに上下方向に配置された変形抑制体とを備えたことを特徴とするスイッチギヤ。
2. 前記変形抑制体は、断面Ｕ字状に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
3. 前記変形抑制体は、断面円弧状に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
4. 前記変形抑制体は、断面三角形状に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
5. 前記変形抑制体は、断面多角形状に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
6. 前記変形抑制体は、上端面が最上端のヒンジ機構の下端より中央部側に位置し、下端面が最下端のヒンジ機構の上端より中央部側に位置することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
7. 前記変形抑制体は、上端面が最上端のヒンジ機構の間に位置し、下端面が最下端のヒンジ機構の間に位置することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
8. 前記変形抑制体は、上端面が最上端のヒンジ機構の上端と同じ位置とし、下端面が最下端のヒンジ機構の下端と同じ位置としたことを特徴とする請求項７に記載のスイッチギヤ。
9. 前記変形抑制体は、上端面が最上端のヒンジ機構と前記扉の上端部との間に位置し、下端面が最下端のヒンジ機構と前記扉の下端部との間に位置することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
10. 前記変形抑制体は、上端面が前記扉の上端部に位置し、下端面が前記扉の下端部に位置することを特徴とする請求項９に記載のスイッチギヤ。

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