JP7486350B2

JP7486350B2 - スイッチギヤ

Info

Publication number: JP7486350B2
Application number: JP2020095875A
Authority: JP
Inventors: 多一前田; 俊彦竹松; 雄大相良
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2024-05-17
Anticipated expiration: 2040-06-02
Also published as: JP2021191150A

Description

本願は、スイッチギヤに関するものである。

スイッチギヤの構成を開示した先行文献として、ＷＯ２０１５／１８６２４４ (特許文献１)がある。特許文献１に記載されたスイッチギヤは、複数の区画の内部を相互に連通させるダクトと、複数の区画のうちの何れかの区画の内部にホットガスが発生したとき、前記ダクトに所定方向にのみ前記ホットガスを流通させるガス流通方向規制装置とを備え、スイッチギヤの外形寸法を大きくすることなく、区画内での内部異常に対応して、ホットガスをスイッチギヤの所定部位から外部へ放出可能としている。

ＷＯ２０１５／１８６２４４号公報

上述した従来のスイッチギヤは、開閉器により電流遮断する際、プラズマ化したホットガスとともに高温の金属微粒子が飛散する。ホットガスあるいは金属微粒子の飛散を防ぐため、スイッチギヤ内には一般的に遮蔽板が設けられる。しかし、遮蔽板によりホットガスの流れが淀むため、スイッチギヤを小型化するほど空間の導電率は低下し易くなり地絡あるいは橋絡、遮断失敗の可能性が高まるという問題点があった。

また、特許文献１に記載されたスイッチギヤの遮蔽版は、ホットガスの淀みを緩和し、冷却を促進する観点から改良の余地がある。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、その目的は、ホットガスの淀みを緩和し、ホットガスを効果的に冷却することができるスイッチギヤを提供するものである。

本願に開示されるスイッチギヤは、天井部に開口部を有する筐体と、前記筐体の内部に収納され、操作部と排気部とを有する開閉器と、前記開閉器の前記排気部から離間され、前記筐体の前記開口部と前記開閉器の前記排気部との間に配置されたフィルタとを備え、前記フィルタは前記開閉器の前記排気部から排気されるホットガスが流通する開口部を有するとともに、前記フィルタに設けられた前記開口部を流通する前記ホットガスの流れを曲げて旋回流を発生させる複数の傾斜板部を有し、前記傾斜板部を流通した前記ホットガスが前記筐体の前記開口部から排出されるものである。

本願に開示されるスイッチギヤによれば、傾斜板部を有するフィルタによってホットガスの淀みを抑制しつつ、ホットガスを効果的に冷却することができるスイッチギヤを得ることができる。

実施の形態１によるスイッチギヤを示す側断面図である。実施の形態１によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す平面図である。実施の形態１によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す図２のIII－III線における断面図である。実施の形態1によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す図２のIV－IV線における断面図である。実施の形態１によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す斜視図である。実施の形態２によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す平面図である。実施の形態２によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す図６のVII－VII線における断面図である。実施の形態２によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す図６のVIII－VIII線における断面図である。実施の形態３によるスイッチギヤを示す側断面図である。実施の形態４によるスイッチギヤにおけるフィルタの要部を示す側面図であり、（ａ）は傾斜板部を示し、（ｂ）は他の傾斜板部を示す。実施の形態５によるスイッチギヤにおけるフィルタの要部を示す平面図である。

実施の形態１．
この実施の形態１によるスイッチギヤについて、図１～図５に基づいて詳細に説明する。
図１は実施の形態１によるスイッチギヤを示す側断面図である。図２は実施の形態１によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す平面図である。図３は実施の形態１によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す図２のIII－III線における断面図である。図４は実施の形態1によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す図２のIV－IV線における断面図である。図５は実施の形態１によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す斜視図である。

図１において、スイッチギヤ１００は、天井部３に開口部４を有する筐体１と、筐体１の内部に収納され、操作部２ａと排気部２ｂとを有する開閉器２と、筐体１の開口部４と開閉器２の排気部２ｂとの間に配置されたフィルタ５とを備え、フィルタ５は複数の傾斜板部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有している。この傾斜板部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、フィルタ５の中心部１０１を中心とした周方向に傾斜の方向が同一となるようにしている。なお、フィルタ５は、フィルタと言う名称だが、通常のフィルタのような網目構造は無く、板材に傾斜部と開口が有る構造である。

筐体１は仕切り板１ａ，１ｂにより区切られた区画が設けられており、図１では仕切り板１ａ，１ｂに挟まれた区画に開閉器２が収納され、筐体１の天井部３に筐体１を貫通する開口部４を有する例を示している。なお、仕切り板および区画の数に制限はない。

図１では、開閉器２の例として気中遮断器を搭載した場合を図示している。開閉器２は操作部２ａおよび排気部２ｂからなり、電流遮断時には排気部２ｂより矢印Ａの方向に高温のホットガスが放出される。ホットガスは、例えば仕切り板１ａ，１ｂに固定されたフィルタ５を介して、最終的に筐体１の開口部４を通ってスイッチギヤ１００の外に放出される。

次にフィルタ５について説明する。フィルタ５は、フィルタ５は、橋絡防止ため絶縁材（ベークライト、ガラスエポキシ、ＢＭＣ（Bulk Molding Compound／不飽和ポリエステル樹脂）、セラミックスなど）、又は、ホーローのように鉄板に絶縁被覆を施した部材などで製作されている。

図２は図１中のＰ方向から見たフィルタ５の平面図である。フィルタ５は枠体１０と複数の傾斜板部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからなり、開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを有している。開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、ホットガスが自由に出入りできる。

図３に示すように、フィルタ５の傾斜板部１１ａは、枠体１０に対して傾斜角度αの傾斜をもたせて配置している。また、図４に示すように、フィルタ５の傾斜板部１１ｂは、枠体１０に対して傾斜角度αの傾斜をもたせて配置している。なお、フィルタ５の傾斜板部１１ｃ，１１ｄも同様に枠体１０に対して傾斜角度αの傾斜をもたせて配置している。

また、枠体１０と傾斜板部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとは一体成型であり、例えば樹脂製の平板を点線部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４で折り曲げることにより傾斜板部を形成することができる。最終的には図５の斜視図に示す構成となる。

このようなフィルタ５の構成とすることにより、フィルタ５の開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに流入したホットガスの流れは破線矢印Ｃの方向に曲げられる。全体的に見れば、ホットガスの流れ方向は、図５のように、破線矢印Ｂの流れ方向からフィルタ５の開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに流れて破線矢印Ｃの方向に曲げられ、さらに破線矢印Ｄの流れ方向をもつ旋回流となる。このような旋回流によってホットガスは周囲の空気とよく混合され、冷却が促進される。

さらに、図３に示す角度αを調整することにより、ホットガスの流れ方向を任意に変更することができ、ホットガスの淀みを解消することができる。これは、従来のフィルタは、平板が流れに垂直に配置されているため、ホットガスが平板にぶつかるとそこで流れが淀む。一方、本願の実施の形態１では流れに対してフィルタ５の傾斜板部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを斜めに配置しているため、流れの淀み領域を縮小できるためである。

この実施の形態１においてはフィルタ５の傾斜板部が４つの場合を示したが、傾斜板部の数に制限はなく、配置の仕方も任意である。

以上述べたように、この実施の形態１によるスイッチギヤによれば、流れ方向を複雑化することで、ホットガスの淀みを抑制し、乱流混合を促すことにより、ホットガスの冷却を促進することができる。また、淀み領域を縮小できるため橋絡を防止できる。これらにより、スイッチギヤの小型化を図ることができる。

実施の形態２．
この実施の形態２によるスイッチギヤについて、図６～図８に基づいて詳細に説明するが、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６は実施の形態２によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す平面図である。図７は実施の形態２によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す図６のVII－VII線における断面図である。図８は実施の形態２によるスイッチギヤにおけるフィルタを示す図６のVIII－VIII線における断面図である。なお、実施の形態１と重複する部分については説明を省略する。

上述した実施の形態１においては、フィルタ５が枠体１０と傾斜板部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとが一体構成の場合について述べたが、この実施の形態２においては、フィルタ５が枠体と傾斜板部とが別の部品として構成された場合を示す。

すなわち、図６～図８に示すように、枠体２０とは別の部品として傾斜板部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを設けた場合を示す。この実施の形態２における枠体２０は上述した実施の形態１における枠体１０の高さよりも高く構成されており、この高い枠体２０の内部に収まるように別の部品である傾斜板部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを設けている。

これら傾斜板部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの傾斜角度αは上述した実施の形態１の傾斜板部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの傾斜角度αと同様に設定される。したがって、この傾斜角度αに設定された傾斜板部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが枠体２０内に収まる高さの枠体２０となる。

このようなフィルタ５の構成とすることにより、フィルタ５の開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに流入したホットガスの流れは上述した実施の形態１と同様に破線矢印Ｃの方向に曲げられる。全体的に見れば、ホットガスの流れ方向は、上述した図５のように、破線矢印Ｂの流れ方向からフィルタ５の開口部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに流れて破線矢印Ｃの方向に曲げられ、さらに破線矢印Ｄの流れ方向をもつ旋回流となる。このような旋回流によってホットガスは周囲の空気とよく混合され、冷却が促進される。

さらに、傾斜角度αを調整することにより、ホットガスの流れ方向を任意に変更することができ、ホットガスの淀みを解消することができる。これは、実施の形態２では流れに対してフィルタ５の傾斜板部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを斜めに配置しているため、流れの淀み領域を縮小できるためである。

この実施の形態２においてはフィルタ５の傾斜板部が４つの場合を示したが、傾斜板部の数に制限はなく、配置の仕方も任意である。

以上述べたように、この実施の形態２によるスイッチギヤによれば、上述した実施の形態１と同様に、ホットガスの淀みを抑制し、乱流混合を促すことによりホットガスの冷却を促進することが可能となり、スイッチギヤの小型化を達成することができる。

実施の形態３．
この実施の形態３によるスイッチギヤについて、図９に基づいて詳細に説明するが、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９は、この実施の形態３によるスイッチギヤを示す側断面図を示している。なお、実施の形態１と重複する部分については説明を省略する。

一般的に筐体１は鋼鉄などの金属であり、電気的に接地されている。電流遮断時に発生するホットガスはプラズマ化しており常温空気に比べて導電性が高い。そのため、開閉器２などから放出されたホットガスが筐体１に達した場合、系統回路と接地間がホットガスを介して電気的につながる地絡事故に発展する可能性がある。

そこで、図９に示すように、筐体１および開閉器２のどちらからも電気的に絶縁されているバリア６，７を設ける場合がある。この実施の形態３では、バリア６，７を取り付けた場合のスイッチギヤにフィルタ５０を取り付けた場合を示している。

すなわち、バリア６，７は筐体１の仕切り板１ａ，１ｂ間に配置され、これらバリア６，７にフィルタ５０が取り付けられている。また、フィルタ５０としては、上述した実施の形態１あるいは実施の形態２の構成とすることができる。

なお、バリア６，７は鉄などの金属板が使われ、筐体１とは絶縁碍子を介して取り付けられている。バリア６，７の材料としては鉄の他にベークライト、ガラスエポキシなどの絶縁材も使用可能である。

この実施の形態３によるスイッチギヤによれば、バリア６，７により電気的に絶縁されたスイッチギヤの小型化を達成することができる。

実施の形態４．
この実施の形態４によるスイッチギヤについて、図１０に基づいて詳細に説明するが、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１０は実施の形態４によるスイッチギヤにおけるフィルタの要部を示す側面図であり、（ａ）は傾斜板部を示し、（ｂ）は他の傾斜板部を示す。

上述した実施の形態２においては、傾斜板部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの傾斜角度αが固定の場合について述べたが、この実施の形態４においては、傾斜板部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの傾斜角度αを任意に変更することができるようにしたものである。

図１０においては、一例として傾斜板部２１ａのみについて述べるが、他の傾斜板部２１ｂ，２１ｃ，２１ｄも同様に適用される。

図１０（ａ）の場合には、傾斜板部２１ａの中心部に支軸８０を設け、傾斜板部２１ａの傾斜角度αを任意に変更することができる。支軸８０としてはネジを用い、支軸８０としてネジを緩めて傾斜板部２１ａの傾斜角度αを所定の傾斜角度αに設定した後、支軸８０としてネジを締めて傾斜板部２１ａを固定し、所定の傾斜角度αの傾斜板部２１ａを得る場合を示す。

また、図１０（ｂ）の場合には、傾斜板部２１ａの下方側端部に支軸８０を設け、傾斜板部２１ａの傾斜角度αを任意に変更することができる。支軸８０としてはネジを用い、支軸８０としてネジを緩めて傾斜板部２１ａの傾斜角度αを所定の傾斜角度αに設定した後、支軸８０としてネジを締めて傾斜板部２１ａを固定し、所定の傾斜角度αの傾斜板部２１ａを得る場合を示す。なお、支軸８０を設ける位置はこれらの位置に限定されるものではなく、任意の位置に設けることができる。

以上述べたように、この実施の形態４によるスイッチギヤによれば、傾斜板部の角度を可変として任意に変更できるので、フィルタをスイッチギヤの区画サイズあるいは開閉器の様々な機種に応じて柔軟に適用することができる。

実施の形態５．
この実施の形態５によるスイッチギヤについて、図１１に基づいて詳細に説明するが、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は実施の形態５によるスイッチギヤにおけるフィルタの要部を示す平面図である。

この実施の形態５において、フィルタ５１は回転体９０と傾斜板部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと支軸としての回転軸９１とで構成されている。なお、回転軸９１は筐体1に回転可能に支持されている。

傾斜板部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、点線部Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４で折り曲げることにより傾斜角度αに設定される。

この実施の形態５においては、紙面手前方向に向かってくるホットガスが傾斜板部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに衝突することにより、回転軸９１を支点として傾斜板部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが矢印Ｅ方向への回転力が発生する。なお、回転方向は矢印Ｅと逆でもよい。

傾斜板部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが回転することにより、ホットガスは旋回方向に流れ、破線矢印Ｅの流れ方向をもつ旋回流となる。このような旋回流によってホットガスは周囲の空気とよく混合され、冷却が促進される。

この実施の形態５によるスイッチギヤによれば、ホットガスは旋回方向に流れるとともに、流体の持つエネルギーの一部が回転運動エネルギーに変換されるため、より効果的にホットガスを減速し、冷却することができる。これにより、スイッチギヤの小型化を達成することができる。

この実施の形態５においてはフィルタ５の傾斜板部が４つの場合を示したが、傾斜板部の数に制限はなく、配置の仕方も任意である。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

本願は、ホットガスの淀みを抑制しつつ、ホットガスを効果的に冷却することができる
スイッチギヤの実現に好適である。

１筐体、１ａ仕切り板、１ｂ仕切り板、２開閉器、２ａ操作部、２ｂ排気部、３天井部、４開口部、５フィルタ、６バリア、７バリア、１０枠体、１１ａ傾斜板部、１１ｂ傾斜板部、１１ｃ傾斜板部、１１ｄ傾斜板部、２０枠体、２１ａ傾斜板部、２１ｂ傾斜板部、２１ｃ傾斜板部、２１ｄ傾斜板部、３１ａ傾斜板部、３１ｂ傾斜板部、３１ｃ傾斜板部、３１ｄ傾斜板部、５０フィルタ、５１フィルタ、８０支軸、９１回転軸、１０１フィルタ５の中心部

Claims

天井部に開口部を有する筐体と、前記筐体の内部に収納され、操作部と排気部とを有する開閉器と、前記開閉器の前記排気部から離間され、前記筐体の前記開口部と前記開閉器の前記排気部との間に配置されたフィルタとを備え、前記フィルタは前記開閉器の前記排気部から排気されるホットガスが流通する開口部を有するとともに、前記フィルタに設けられた前記開口部を流通する前記ホットガスの流れを曲げて旋回流を発生させる複数の傾斜板部を有し、前記傾斜板部を流通した前記ホットガスが前記筐体の前記開口部から排出されることを特徴とするスイッチギヤ。
前記複数の傾斜板部は、前記フィルタの中心部を中心とした周方向に傾斜の方向が同一であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
前記開閉器は、前記筐体の内部に設けられた仕切り板で区切られた区画に収納されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
前記フィルタは、前記仕切り板に固定されたことを特徴とする請求項３に記載のスイッチギヤ。
前記フィルタは、前記筐体の内部に設けられたバリアに固定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
前記フィルタは、枠体と前記傾斜板部とにより構成された一体成型であ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。
前記フィルタは、枠体と前記傾斜板部とは別の部品で構成された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。
前記傾斜板部は、前記開閉器の前記排気部から前記筐体の前記開口部へ向かう流路の垂直方向において円周上に均等に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記傾斜板部の傾斜角度は可変であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記フィルタは、前記筐体に固着された支軸に支持されていることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記支軸は、回転軸であることを特徴とする請求項１０に記載のスイッチギヤ。