JP7119758B2

JP7119758B2 - 圧力差緩和装置及び盤装置

Info

Publication number: JP7119758B2
Application number: JP2018154868A
Authority: JP
Inventors: 悠二早瀬
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: JP2020031474A

Description

本発明は、圧力差緩和装置及びこの圧力差緩和装置を備えた盤装置に関する。

一般に、車両が通過するトンネル内などにおいては、外の電線から引き込んできた電気を分配するための分電盤、動力盤、制御盤等の盤装置が設置されている。そして、この盤装置においては、トンネル内を車両が通過した際に生じる微気圧波により電気機器を収容する内部が密閉された筐体の外部が低圧となり、筐体の内部が相対的に高圧となり、筐体の内部と外部とで圧力差が生じる。筐体の内部が相対的に高圧になると、筐体の盤面が膨らむように変形し、筐体に設けられた開閉扉のヒンジ部に繰り返しの力が加わり、塗膜や疲労破壊を促進することがある。
このため、トンネル内等に設置された盤装置においては、内部が密閉された筐体に開口部を形成し、筐体内部の圧力を開放するようにしている。

しかしながら、車両が通過するトンネル内などでは粉塵汚損環境となっているため、その開口部から筐体の内部に粉塵等の異物が舞い込み、筐体の内部に収容された電気機器に悪影響を与えることがある。
この悪影響を回避するために、一般に、電気機器を収容する筐体に形成された開口部に筐体の内部を筐体の外部に対し遮断する高集塵率のフィルタを装着し、粉塵の筐体内部への侵入を抑止するようにしている。
しかしながら、筐体に形成された開口部に高集塵率のフィルタを装着すると、空気の出入り量が低下する。これにより、筐体に開口部を形成しない場合ほどではないものの、トンネル内を車両が通過した際に生じる微気圧波による筐体の内部と外部との圧力差は解消されず、筐体の盤面が膨らむように変形してしまうことがある。

一方、ガス絶縁開閉装置の放圧装置として、従来、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示すガス絶縁開閉装置の放圧装置は、ガス絶縁開閉装置の容器に形成された放圧口と、放圧口を閉塞し、放圧時破裂して放圧する放圧板とを備えている。また、この放圧装置は、放圧板の大気側に設けられ、放圧板を覆い、放圧時に離脱する保護シートと、保護シートに形成された小孔と、保護シートを覆い、一方に開口部を有した保護カバーとを備えている。
この特許文献１に示すガス絶縁開閉装置の放圧装置によれば、短絡事故などにより容器内が所定の圧力に上昇すると、放圧板が破裂し、同時に保護シートが取付板から離脱して内部の高圧になった絶縁ガスを放出する。これにより、容器内の機器破壊の増大及び容器の破壊を防止することができる。

特開平８－１４０２３０号公報

しかしながら、この従来の特許文献１に示したガス絶縁開閉装置の放圧装置にあっては、短絡事故などにより容器内の圧力が上昇した時に放圧板が破裂するため、一度の放圧しか行うことができない。
このため、特許文献１に示す放圧装置と同様の放圧装置を圧力差緩和装置として、筐体に形成された開口部に高集塵率のフィルタを装着した盤装置に適用したとしても、トンネル内を車両が通過した際に生じる微気圧波による筐体の内部と外部との圧力差を１回しか解消できない。このため、特許文献１に示す放圧装置と同様の放圧装置を圧力差緩和装置として、トンネル内に設置された盤装置には適用できない。

従って、本発明はこの従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、開口部を形成した筐体に取り付けられて微気圧波による筐体の内部と外部との圧力差を複数回にわたって緩和することができるとともに開口部から筐体の内部への異物の侵入を阻止できる圧力差緩和装置及びこの圧力差緩和装置を備えた盤装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る圧力差緩和装置は、開口部を形成した筐体に取り付けられて微気圧波による前記筐体の内部と外部との圧力差を緩和する圧力差緩和装置であって、前記筐体の開口部を形成した領域の外面に取り付けられる取付部材と、フィルタを装着したフィルタ装着部材と、前記筐体の開口部及び前記フィルタの周囲を覆い、前記開口部及び前記フィルタを外部に対して遮断するように前記取付部材と前記フィルタ装着部材との間に取り付けられる伸縮自在の蛇腹構造の遮断部材と、を備えていることを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係る盤装置は、電気機器を収容するともに、開口部を形成した筐体と、該筐体に取り付けられて微気圧波による前記筐体の内部と外部の圧力差を緩和する前述の圧力差緩和装置とを備えていることを要旨とする。

本発明に係る圧力差緩和装置及び盤装置によれば、開口部を形成した筐体に取り付けられて微気圧波による筐体の内部と外部との圧力差を複数回にわたって緩和することができるとともに開口部から筐体の内部への異物の侵入を阻止できる圧力差緩和装置及びこの圧力差緩和装置を備えた盤装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る圧力差緩和装置を備えた盤装置の概略斜視図である。図１に示す盤装置において、圧力差緩和装置を取り付けた部分の正面図である。図２の平面図である。図２における４－４線に沿う断面図である。図２の左側面図である。図２における６－６線に沿う断面図である。図２における７－７線に沿う断面図である。図２における８－８線に沿う断面図である。トンネル内の盤装置近傍の圧力変動を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１には、本発明の一実施形態に係る圧力差緩和装置を備えた盤装置が示されており、盤装置１は、分電盤、制御盤、動力盤等であり、ベース２上に備えられた筐体３内にブレーカー等の電気機器６を収容したものである。この盤装置１は、車両が通過するトンネル内に設置される。

盤装置１を構成する筐体３は、図１に示すように、前後方向、左右方向及び上下方向に延びる直方体形状に形成された箱体で、前側から開放されて内部に電気機器６を収容する筐体本体４を備えている。また、筐体３は、筐体本体４の前面を開放可能に閉塞する複数の前面扉５（図１には左右一対のうちの一方の前面扉５のみ図示）を備えている。右側の前面扉５は、右端部がヒンジ部５ｂによって筐体本体４に対し回動可能に取り付けられ、左端部が閉時に筐体本体４に設けられたロック部５ｃにロックされる。左側の前面扉５は、図示はしないが左端部がヒンジ部５ｂによって筐体本体４に対し回動可能に取り付けられ、右端部が閉時に筐体本体４に設けられたロック部５ｃにロックされる。また、右側及び左側の前面扉５の夫々には、各前面扉５を開閉する際の取手５ａが設けられている。

そして、筐体３の各前面扉５の下方部には、複数（本実施形態にあっては７つ）の開口部７（図４及び図８参照）が形成されている。各開口部７は、図４及び図８に示すように、上下方向に縦長に延びる長方形状を有し、前後方向に貫通している。
ここで、トンネル内の盤装置１の近傍の圧力変動について、図９を参照して説明する。
トンネル内の盤装置１近傍の圧力は、図９に示すように、通常は常圧（１気圧）であるが、盤装置１の前を車両が通過すると、その車両通過直前の圧力が常圧よりも高い正圧となり、微気圧波により車両通過時に常圧を大きく下回る負圧となる。これにより、盤装置１の筐体３の内部Ａの圧力が相対的に高くなり、前面扉５に開口部７が形成されていないと、筐体３の盤面が膨らむように変形し、筐体３に設けられたヒンジ部５ｂに繰り返しの応力が加わり、塗膜や疲労破壊を促進してしまう。

前面扉５に開口部７を形成することにより、筐体３の内部Ａの圧力が開放されるので、筐体３内の圧力が相対的に高くなることが回避できる。
しかし、前面扉５に開口部７を形成したままであると、車両が通過するトンネル内では粉塵汚損環境となっているため、その開口部７から筐体３の内部Ａに粉塵等の異物が浸入し、筐体３の内部Ａに収容された電気機器６に悪影響を与えることがある。
ここで、この悪影響を回避するために、電気機器６を収容する筐体３に形成された開口部７に筐体３の内部Ａを筐体３の外部Ｂに対し遮断する高集塵率のフィルタを単純に装着したとする。

しかし、当該開口部７に高集塵率のフィルタを装着すると、空気の出入り量が低下する。これにより、筐体３に開口部７を形成しない場合ほどではないものの、トンネル内を車両が通過した際に生じる微気圧波による筐体３の内部Ａと外部Ｂとの圧力差は解消されず、筐体３の盤面が膨らむように変形してしまうことがある。
従って、本実施形態にあっては、微気圧波による筐体３の内部Ａと外部Ｂとの圧力差を緩和するとともに開口部７から筐体３の内部Ａへの異物の侵入を阻止するために、筐体３の各前面扉５の開口部７を形成した領域Ｒに、図１乃至図８に示すような、圧力差緩和装置１０を取り付けている。

この圧力差緩和装置１０は、図２乃至図８に示すように、前面扉５の開口部７を形成した領域Ｒの外面５ｄに取り付けられる取付部材１１と、フィルタ１３を装着したフィルタ装着部材１２と、蛇腹構造の遮断部材１７とを備えている。
取付部材１１は、図４及び図８に示すように、複数の開口部７の周囲を取り囲むように形成された四角平板環状の取付板部１１ａを備え、この取付板部１１ａを前面扉５の開口部７を形成した領域Ｒの外面５ｄに取り付けている。取付板部１１ａは、ボルト１４ａ及びナット１４ｂにより領域Ｒの外面５ｄに取り付けられる。そして、取付板部１１ａの開口部７よりも上側の部分から前方に上側側板部１１ｂａが延び、取付板部１１ａの最左端の開口部７よりも左側の部分から前方に左側側板部１１ｂｂが延びている。また、取付板部１１ａの最右端の開口部７よりも右側の部分から前方に右側側板部１１ｂｃが延び、取付板部１１ａの開口部７よりも下側の部分から前方に下側側板部１１ｂｄが延びている。

また、フィルタ装着部材１２は、図２乃至図８に示すように、前面扉５の開口部７を形成した領域Ｒの外面１５ｄを覆う四角平板状の基板部１２ａを備えている。基板部１２ａには、各々が開口部７と同形状の複数の開口孔１２ｂが開口部７と前後方向において整列する位置に形成されている。そして、基板部１２ａの上縁からは、取付部材１１の上側側板部１１ｂａの上側に位置する上側側板部１２ｃａが後方に延びている。また、基板部１２ａの左縁からは、取付部材１１の左側側板部１１ｂｂの左側に位置する左側側板部１２ｃｂが後方に延びている。更に、基板部１２ａの右縁からは、取付部材１１の右側側板部１１ｂｃの右側に位置する右側側板部１２ｃｃが後方に延び、基板部１２ａの下縁からは、取付部材１１の下側側板部１１ｂｄの下側に位置する下側側板部１２ｃｄが後方に延びている。また、基板部１２ａの後面には、図４及び図６乃至図８に示すように、複数対（本実施形態にあっては３対の断面Ｌ字状のフィルタ固定部１２ｄが取り付けられている。そして、フィルタ１３は、長方形板状に形成された高集塵率のフィルタである。このフィルタ１３は、図１、図４及び図６乃至図８に示すように、基板部１２ａの後面に沿いかつ複数の開口孔１２ｂの全てを遮断するように断面Ｌ字状のフィルタ固定部１２ｄによって抱き込むように装着される。

そして、図２乃至図８に示すように、フィルタ装着部材１２の左側側板部１２ｃｂ及び右側側板部１２ｃｃのそれぞれの上端近傍が、取付部材１１の左側側板部１１ｂｂ及び右側側板部１２ｂｃのそれぞれの上端近傍に回動自在に取り付けられている。フィルタ装着部材１２の左側側板部１２ｃｂ及び右側側板部１２ｃｃのそれぞれの上端近傍は、請求項で規定する「フィルタ装着部材の一端」を意味する。また、取付部材１１の左側側板部１１ｂｂ及び右側側板部１２ｂｃのそれぞれの上端近傍、請求項で規定する「取付部材の開口部に対して上側の部分」を意味する。図４に示すように、フィルタ装着部材１２の左側側板部１２ｃｂ及び右側側板部１２ｃｃのそれぞれの上端近傍には回動軸部１６が挿入されている。フィルタ装着部材１２は、図７に示すように、回動軸部１６を中心として矢印ＸＹで示す回動方向に回動する。回動軸部１６は、ボルト１５ａ及びナット１５ｂにより取付部材１１の左側側板部１１ｂｂ及び右側側板部１２ｂｃのそれぞれの上端近傍に取り付けられる。

また、蛇腹構造の遮断部材１７は、図４及び図８に示すように、取付部材１１の取付板部１１ａの前面とフィルタ装着部材１２の基板部１２ａの後面との間に取り付けられる。これにより、筐体３の前面扉５に形成された複数の開口部７及びフィルタ装着部材１２に装着されたフィルタ１３の周囲を覆い、複数の開口部７及びフィルタ１３を外部に対して遮断する。遮断部材１７の一端は、取付板部１１ａの前面に対してエポキシ系接着剤などの接着剤１８ａによって接着され、遮断部材１７の他端は、フィルタ装着部材１２の基板部１２ａの後面に対して同様の接着剤１８ｂによって接着される。

遮断部材１７は、塩化ビニルなどの合成樹脂を材質とした蛇腹構造を有し、図７に示すように、フィルタ装着部材１２の回動に伴ってフィルタ装着部材１２の矢印ＸＹで示す回動方向に伸縮自在となっている。
そして、遮断部材１７は、矢印Ｘで示す方向に伸びきった状態からフィルタ装着部材１２及びフィルタ装着部材１２に装着されたフィルタ１３の自重と、筐体３の内部Ａと外部Ｂとの圧力差が緩和されることにより、矢印Ｙで示す方向に縮むようになっている。

次に、圧力差緩和装置１０の作用について説明する。
先ず、トンネル内において車両が通過しない通常の状態では、図９に示すように、トンネル内の盤装置１近傍の圧力は、常圧（１気圧）となっている。
このとき、フィルタ装着部材１２は、図６に示すように、その基板部１２ａが筐体３の前面扉５の前面とほぼ平行になり、遮断部材１７が縮んだ状態となっている。
この際に、遮断部材１７が図４及び図８に示すように筐体３の開口部７及びフィルタ１３の周囲を覆い、開口部７及びフィルタ１３を外部に対して遮断するように取付部材１１とフィルタ装着部材１２との間に取り付けられている。このため、筐体３の外部Ｂに存在する埃等の異物は、遮断部材１７によってその侵入が阻止され、また、開口孔１２ｂから侵入しようとする異物はフィルタ１３によって吸収される。

そして、盤装置１の前を車両が通過すると、その車両通過直前の圧力が常圧よりも高い正圧となり、微気圧波により車両通過時に常圧を大きく下回る負圧となる。これにより、盤装置１の筐体３の内部Ａの圧力が相対的に高くなる。筐体３の内部Ａの圧力が相対的に高くなると、前面扉５には複数の開口部７が形成されているため、その相対的に高くなった圧力によりフィルタ装着部材１２が図７に示すように矢印Ｘで示す回動方向に回動し、遮断部材１７が伸びきった状態となる。
遮断部材１７が伸びきった状態になると、遮断部材１７の内部の体積分だけ筐体３の内部Ａの体積が増加するため、筐体３の内部Ａ内の圧力が低減される。これにより、車両通過時に生じる微気圧波による筐体３の内部Ａと外部Ｂとの圧力差を緩和することができる。これにより、盤装置１の筐体３の盤面の変形を抑制し、筐体３に設けられた前面扉５のヒンジ部５ｂに繰り返しの力が加わったり、塗装割れを回避することができる。このため、盤装置１の筐体３を圧力変化や変形に強い構造体にすることが不要になるとともに、塗装膜の厚塗りをすることが不要となり、筐体３の製造コストを安価にすることができる。

そして、遮断部材１７が伸びきった状態から所定時間が経過すると、遮断部材１７は、フィルタ装着部材１２及びフィルタ装着部材１２に装着されたフィルタ１３の自重と、筐体３の内部Ａと外部Ｂとの圧力差が緩和されることにより、矢印Ｙで示す方向に縮み、元の状態に戻る。
ここで、遮断部材１７は、伸縮自在の蛇腹構造を有するから、伸状態と縮状態とを繰り返すことで、従来の特許文献１に記載されたガス絶縁開閉装置の放圧装置のように１回の放圧ではなく、筐体３の内部Ａと外部Ｂとの圧力差を複数回にわたって緩和することができる。
また、遮断部材１７は、フィルタ装着部材１２及びフィルタ装着部材１２に装着されたフィルタ１３の自重と、筐体３の内部Ａと外部Ｂとの圧力差が緩和されることにより、伸びきった状態から縮む。このため、遮断部材１７を伸びきったから特別な操作をすることなく元の状態に戻すことができ、筐体３の内部Ａと外部Ｂとの圧力差を複数回にわたって簡単な構成で緩和することができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、圧力差緩和装置１０は、電気機器６を収容した盤装置１の筐体３に取り付けられているが、開口部７を形成した筐体３に取り付けられるものであれば、必ずしも盤装置１の筐体３に取り取り付けられる必要はない。
また、圧力差緩和装置１０を備えた盤装置１は、トンネル内に設置されている必要は必ずしもない。
また、圧力差緩和装置１０は、筐体３の開口部７を形成した前面扉５に取り付けられているが、開口部を形成した領域であれば、前面扉５に限らず、筐体３の側面、頂面及び後面などであってもよい。

また、フィルタ装着部材１２は、その一端が取付部材１１に回動自在に取り付けられている必要は必ずしもない。
また、フィルタ装着部材１２の一端を取付部材１１に回動自在に取り付ける場合、フィルタ装着部材１２の一端を取付部材１１の開口部７に対して上側の部分に回動自在に取り付ける必要は必ずしもなく、開口部７に対して下側の部分等に取り付けても良い。フィルタ装着部材１２及びフィルタ装着部材１２に装着されたフィルタ１３の自重により、蛇腹構造の遮断部材１７を縮ませる必要がない場合である。
更に、取付部材１１、フィルタ装着部材１２、フィルタ１３及び遮断部材１７の形状は、図示した形状に限られない。

１盤装置
２ベース
３筐体
４筐体本体
５前面扉
５ａ取手
５ｂヒンジ部
５ｃロック部
５ｄ外面
６電気機器
７開口部
１０圧力差緩和装置
１１取付部材
１１ａ取付板部
１１ｂａ上側側板部
１１ｂｂ左側側板部
１１ｂｃ右側側板部
１１ｂｄ下側側板部
１２フィルタ装着部材
１２ａ基板部
１２ｂ開口孔
１２ｃａ上側側板部
１２ｃｂ左側側板部
１２ｃｃ右側側板部
１２ｃｄ下側側板部
１２ｄフィルタ固定部
１３フィルタ
１４ａボルト
１４ｂナット
１５ａボルト
１５ｂナット
１６回動軸部
１７遮断部材
１８ａ，１８ｂ接着剤
Ａ筐体の内部
Ｂ筐体の外部
Ｒ筐体の開口部を形成した領域

Claims

開口部を形成した筐体に取り付けられて微気圧波による前記筐体の内部と外部との圧力差を緩和する圧力差緩和装置であって、
前記筐体の開口部を形成した領域の外面に取り付けられる取付部材と、
フィルタを装着したフィルタ装着部材と、
前記筐体の開口部及び前記フィルタの周囲を覆い、前記開口部及び前記フィルタを外部に対して遮断するように前記取付部材と前記フィルタ装着部材との間に取り付けられる伸縮自在の蛇腹構造の遮断部材と、
を備え、
前記フィルタ装着部材の一端が、前記取付部材に回動自在に取り付けられ、前記蛇腹構造の遮断部材が前記フィルタ装着部材の回動方向に伸縮自在となっていることを特徴とする圧力差緩和装置。
前記フィルタ装着部材の一端が、前記取付部材の前記開口部に対して上側の部分に回動自在に取り付けられ、前記フィルタ装着部材及び該フィルタ装着部材に装着された前記フィルタの自重と、前記筐体の内部と外部との圧力差が緩和されることにより、前記蛇腹構造の遮断部材が縮むようになっていることを特徴とする請求項１に記載の圧力差緩和装置。
電気機器を収容するともに、開口部を形成した筐体と、該筐体に取り付けられて微気圧波による前記筐体の内部と外部の圧力差を緩和する請求項１又は２に記載の圧力差緩和装置とを備えていることを特徴とする盤装置。