WO2014106905A1 - 遮断器用箱体および電力用開閉装置 - Google Patents

遮断器用箱体および電力用開閉装置 Download PDF

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博一 大谷
透 山下
吉田　大輔
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三菱電機株式会社
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    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/10—Cooling

Definitions

  • the present invention relates to a circuit breaker box and a power switchgear.
  • Patent Document 1 discloses a technique for dissipating heat generated in a circuit breaker or the like to the outside air through the circuit breaker box by providing fins outside the circuit breaker box.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a breaker box that can further improve the heat dissipation efficiency.
  • the present invention is a circuit breaker box having an accommodating portion capable of accommodating therein a switching device that opens and closes contacts and a conductor connected to the switching device.
  • the accommodating portion has a cylindrical shape extending along the first direction, and includes a horizontally provided upper surface, an inclined surface that extends downward from both sides of the upper surface, and a lower side with respect to the upper surface.
  • the apparatus further includes a fin that has a bottom surface that is opposed and formed wider than the upper surface, and a side surface that extends vertically from both sides of the bottom surface toward the inclined surface, and is erected on the upper surface and the inclined surface. It is characterized by.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a power switchgear according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view in which the portion B shown in FIG. 1 is enlarged.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a power switchgear according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the power switchgear 10 includes a conductor 20, a circuit breaker (switchgear) 11, and a circuit breaker box 1.
  • the conductor 20 is a conductor extending along the direction indicated by the arrow X (first direction).
  • a breaker 11 is connected between the conductors 20.
  • the circuit breaker 11 has a contact (not shown) made of a movable contact or a fixed contact. By opening and closing the contact by the circuit breaker 11, the energized state and the interrupted state of the conductor 20 are switched.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 1 (a cross-sectional view taken along the direction indicated by the arrow X).
  • the circuit breaker box 1 has a cylindrical shape extending along the direction indicated by the arrow X (see also FIG. 1).
  • the cross-sectional shape of the circuit breaker box 1 is a shape in which the bottom side of the trapezoidal portion 7 having a trapezoidal shape is superimposed on the upper side portion of the rectangular portion 8 having a rectangular shape.
  • the cylindrical shape formed by having the square portion 8 and the trapezoidal portion 7 serves as an accommodating portion for accommodating the circuit breaker 11 and the conductor 20 therein.
  • the upper surface 2 provided horizontally, the inclined surface 3 extending downward from both sides of the upper surface 2, the upper surface facing the upper surface 2 on the lower side and the upper surface 2 has a bottom surface 4 formed with a width wider than 2, and a side surface 5 extending vertically from both sides of the bottom surface 4 toward the inclined surface 3 to form a cylindrical shape.
  • the trapezoidal portion 7 is formed by the upper surface 2 and the inclined surface 3
  • the square portion 8 is formed by the bottom surface 4 and the side surface 5.
  • the distance between the lower ends of the inclined surfaces 3 is smaller than the distance between the upper ends of the side surfaces 5.
  • the length of the lower base of the trapezoidal portion 7 is smaller than the length of the upper side of the rectangular portion 8. Therefore, a connecting surface 14 that connects the upper end of the side surface 5 and the lower end of the inclined surface 3 is provided.
  • the trapezoidal portion 7 and the rectangular portion 8 may be connected at the connecting surface 14 portion.
  • a plurality of upper fins 12 are erected side by side along the direction indicated by the arrow X as fins for heat dissipation.
  • a plurality of lateral fins 13 are erected along the direction indicated by the arrow X on the inclined surface 3 of the circuit breaker box 1 as heat radiation fins. Further, as shown in FIG. 1, when viewed from a direction perpendicular to the direction indicated by the arrow X, the upper fin 12 and the lateral fin 13 are erected at positions shifted from each other.
  • the upper fins 12 and the horizontal fins 13 are alternately arranged one by one.
  • the present invention is not limited to this. How many horizontal fins 13 are provided between the upper fins 12 and how many upper fins 12 are provided between the horizontal fins 13 can be appropriately changed.
  • the upper fin 12 and the horizontal fin 13 are formed in a size and shape that do not protrude outward from the extended surface 15 obtained by extending the side surface 5.
  • the lateral fin 13 is formed so that one corner of a rectangular shape is chamfered so as not to protrude outward from the extended surface 15.
  • the upper fin 12 and the horizontal fin 13 are viewed along the first direction, a part of the upper fin 12 and a part of the horizontal fin 13 overlap each other.
  • the upper fin 12 is formed in a size and shape that protrudes outward from the upper surface 2
  • the lateral fin 13 is formed in a size and shape that protrudes upward from the upper surface 2.
  • the heat generated by the temperature rise of the circuit breaker 11 and the like when energized is dissipated to the outside air through the fins 12 and 13, so the temperature of the circuit breaker 11 and the like The rise can be suppressed. Further, since the upper fins 12 are formed in addition to the horizontal fins 13, the area of the fins can be increased, and the heat radiation efficiency can be improved.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view in which the portion B shown in FIG. 1 is enlarged.
  • the temperature of the air easily rises due to the heat from the horizontal fin 13.
  • the air in region C rises as shown by arrow Y.
  • the air in the region D that is farther from the lateral fins 13 than the region C, that is, in the region D between the regions C, is less likely to rise in temperature due to heat from the lateral fins 13, but the air in the region C rises It is pulled and ascended as shown by arrow Z.
  • the air in the region D passes near the upper fin 12 by rising.
  • the temperature in the air in the region D is smaller than that in the region C due to the heat from the lateral fins 13. Therefore, the temperature of the air in the region D is lower than that of the air in the region C, and the temperature difference from the upper fin 12 can be increased.
  • the low-temperature air in the region D can be passed near the upper fin 12
  • heat exchange is performed between the air in the region D having a large temperature difference in the upper fin 12 portion. Therefore, the efficiency of heat dissipation from the upper fin 12 can be improved.
  • the air in the region D and the upper fin 12 can easily come into contact with each other.
  • the horizontal fin 13 protrudes above the upper surface 2, the air in the areas C and D is guided straight up to the upper side. Thereby, the air in the region D is easily guided straight toward the upper fin 12.
  • the power switchgear 10 is provided as a set of three-phase power equipment, and a plurality of power switchgears 10 are generally installed.
  • the lateral fin 13 is formed in a size and shape that does not protrude outward from the extended surface 15. However, it is possible to make the area larger. Thereby, the heat dissipation efficiency from the horizontal fin 13 can be improved.
  • the upper fin 12 and the horizontal fin 13 are illustrated separately, but the upper fin 12 and the horizontal fin 13 may be integrally formed. Even in this case, it is possible to improve the heat radiation efficiency by expanding the fin area.
  • the circuit breaker box according to the present invention is useful for improving the heat dissipation efficiency of heat generated from the circuit breaker housed inside.

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Abstract

　遮断器用箱体１は、接点の開閉を行う開閉装置１１と開閉装置１１に接続される導体２０とを内部に収容可能な収容部を備える遮断器用箱体１であって、収容部は、第１の方向に沿って延びる筒状形状を呈し、水平な上面２と上面２の両側から下方に向けて互いに離間するように延びる傾斜面３と、上面２に対向する底面４と、底面４の両側から傾斜面３に向けて鉛直に延びる側面５と、を有し、上面２と傾斜面３とに立設されたフィン１２，１３をさらに備える。

Description

遮断器用箱体および電力用開閉装置
　本発明は、遮断器用箱体および電力用開閉装置に関するものである。
　発電・変電等の電力系統では、遮断器等を含む主回路が箱体（遮断器用箱体）の内部に収容された電力用開閉装置が用いられる。主回路への通電時には、遮断器等の発熱による温度上昇が問題になりやすい。そこで、遮断器用箱体の外部にフィンを設けることで、遮断器等で発生した熱を、遮断器用箱体を介して外気に放熱させる技術が、例えば特許文献１に開示されている。
特許第４５２５２１３号公報
　このような電力用開閉装置では、通電時における発熱による温度上昇が低いほど、同じ大きさの遮断器等であっても、より大きな電流を流すことが可能となる。したがって、同じ定格通電電流となる電力用開閉装置の場合、遮断器等の温度上昇が抑えられた電力用開閉装置のほうが、小型の遮断器等を用いることができるので、装置の小型化が図られることとなる。そこで、遮断器等で発生した熱を、遮断器用箱体を介して放熱させる際の放熱効率のより一層の向上を図ることが求められている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放熱効率のより一層の向上を図ることができる遮断器用箱体を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、接点の開閉を行う開閉装置と開閉装置に接続される導体とを内部に収容可能な収容部を備える遮断器用箱体であって、収容部は、第１の方向に沿って延びる筒状形状を呈し、水平に設けられた上面と上面の両側から下方に向けて互いに離間するように延びる傾斜面と、上面に対する下方側で対向するとともに前記上面よりも幅が広く形成された底面と、底面の両側から傾斜面に向けて鉛直に延びる側面と、を有し、上面と傾斜面とに立設されたフィンをさらに備えることを特徴とする。
　この発明によれば、放熱効率のより一層の向上を図ることのできる遮断器用箱体を得ることができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力用開閉装置の概略構成を示す側面図である。 図２は、図１に示すＡ－Ａ線に沿った矢視断面図である。 図３は、図１に示すＢ部分を拡大した部分拡大図である。
　以下に、本発明の実施の形態にかかる遮断器用箱体および電力用開閉装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力用開閉装置の概略構成を示す側面図である。電力用開閉装置１０は、導体２０、遮断器（開閉装置）１１、遮断器用箱体１を備える。導体２０は、矢印Ｘに示す方向（第１の方向）に沿って延びる導体である。導体２０の間には、遮断器１１が接続されている。遮断器１１は、可動接触子や固定接触子からなる接点（図示せず）を有する。遮断器１１による接点の開閉により、導体２０への通電状態と遮断状態とが切り替えられる。
　図２は、図１に示すＡ－Ａ線に沿った矢視断面図（矢印Ｘに示す方向に沿って見た断面図）である。図２に示すように、遮断器用箱体１は、矢印Ｘ（図１も参照）に示す方向に沿って延びる筒状形状を呈している。遮断器用箱体１の断面形状は、方形形状を呈する方形部８の上辺部分に、台形形状を呈する台形部７の底辺を重ねるように組み合わせた形状となっている。このように、方形部８と台形部７とを有して形成された筒状形状が、遮断器１１や導体２０を内部に収容する収容部となる。
　筒状形状をより具体的に説明すると、水平に設けられた上面２、上面２の両側から下方に向けて互いに離間するように延びる傾斜面３、上面２に対して下方側で対向するとともに上面２よりも広い幅で形成された底面４、底面４の両側から傾斜面３に向けて鉛直に延びる側面５と、を有して筒状形状が形成されている。このように、上面２および傾斜面３によって台形部７が形成され、底面４および側面５によって方形部８が形成されている。
　なお、側面５の上端同士の距離よりも傾斜面３の下端同士の距離のほうが小さくなっている。換言すれば、方形部８の上辺の長さよりも、台形部７の下底の長さのほうが小さくなっているといえる。そのため、側面５の上端と傾斜面３の下端との間を連結する連結面１４が設けられている。例えば、台形部７と方形部８とが別個に構成されている場合、この連結面１４部分で台形部７と方形部８を連結すればよい。
　遮断器用箱体１の上面２には、放熱用のフィンとして複数の上フィン１２が矢印Ｘに示す方向に沿って並べて立設されている。また、遮断器用箱体１の傾斜面３には、放熱用のフィンとして複数の横フィン１３が矢印Ｘに示す方向に沿って並べて立設されている。また、図１に示すように、矢印Ｘに示す方向と垂直な方向から見た場合に、上フィン１２と横フィン１３とが互いにずれた位置に立設されている。
　なお、本実施の形態では、上フィン１２と横フィン１３とが１枚ずつ交互に並べられた例を示しているが、これに限られない。上フィン１２の間に何枚の横フィン１３を設けるか、横フィン１３の間に何枚の上フィン１２を設けるかは、適宜変更可能である。
　また、上フィン１２と横フィン１３は、側面５を延長した延長面１５よりも外側にはみ出さない大きさおよび形状で形成されている。特に横フィン１３は、長方形形状の１つの角部を面取りした形状にすることで、延長面１５よりも外側にはみ出さないようになっている。
　また、上フィン１２と横フィン１３を第１の方向に沿って見た場合に、上フィン１２の一部と横フィン１３の一部とが重なるようになっている。具体的には、上フィン１２は、上面２よりも外側にはみ出す大きさおよび形状で形成され、横フィン１３は、上面２よりも上方にはみ出す大きさおよび形状で形成されている。
　以上のように構成された電力用開閉装置１０では、通電時において遮断器１１等の温度上昇によって発生した熱が、フィン１２，１３を介して外気に放熱されるため、遮断器１１等の温度上昇を抑えることができる。また、横フィン１３に加えて上フィン１２も形成されているため、フィンの面積の拡大を図ることができ、放熱効率の向上を図ることができる。
　図３は、図１に示すＢ部分を拡大した部分拡大図である。遮断器用箱体１の周囲のうち、横フィン１３の表面に近い領域Ｃでは、横フィン１３からの熱によって空気の温度が上昇しやすくなる。温度が上昇することで領域Ｃにある空気は、矢印Ｙに示すように上昇していく。
　一方、領域Ｃよりも横フィン１３から離れた領域Ｄ、すなわち領域Ｃの間にある領域Ｄにある空気も、横フィン１３からの熱による温度上昇は少ないものの、領域Ｃにある空気の上昇に引かれて、矢印Ｚに示すように上昇していく。領域Ｄにある空気は、上昇していくことで上フィン１２の近くを通過する。
　ここで、領域Ｄにあった空気は、領域Ｃにあった空気よりも横フィン１３からの熱による温度上昇が小さい。そのため、領域Ｄにあった空気のほうが、領域Ｃにあった空気よりも温度が低く、上フィン１２との温度差を大きくすることができる。上述したように、領域Ｄにあった温度の低い空気を上フィン１２の近くに通過させることができるので、上フィン１２部分で温度差の大きい領域Ｄにあった空気との間で熱交換させることができ、上フィン１２からの放熱効率の向上を図ることができる。
　また、上フィン１２が遮断器用箱体１の上面２よりも外側にはみ出しているため、領域Ｄにあった空気と上フィン１２とが接触しやすくなる。また、横フィン１３が上面２よりも上方にはみ出しているため、領域Ｃ，Ｄにあった空気がより上方までまっすぐに案内される。これにより、領域Ｄにあった空気も、まっすぐに上フィン１２に向けて案内されやすくなる。
　また、上フィン１２と横フィン１３とが延長面１５よりも外側にはみ出さない大きさおよび形状で形成されているため、複数の電力用開閉装置１０を並べて配置する際に装置間の距離を小さくして、設置面積の縮小化を図ることができる。なお、電力用開閉装置１０は、３つで１組の三相の電力設備として設けられることが多く、複数設置が一般的である。
　また、方形部８の上辺の長さよりも、台形部７の下底の長さのほうが小さくなっているため、延長面１５よりも外側にはみ出さない大きさおよび形状で横フィン１３を形成しつつ、より大きな面積とすることが可能となる。これにより、横フィン１３からの放熱効率の向上を図ることができる。
　なお、本実施の形態では、上フィン１２と横フィン１３とが別個に構成されたものを例示しているが、上フィン１２と横フィン１３とが一体に形成されていてもよい。この場合であっても、フィンの面積拡大による放熱効率の向上を図ることができる。
　以上のように、本発明にかかる遮断器用箱体は、内部に収容された遮断器等から発生した熱の放熱効率の向上に有用である。
　１　遮断器用箱体、２　上面、３　傾斜面、４　底面、５　側面、７　台形部、８　方形部、１０　電力用開閉装置、１１　遮断器（開閉装置）、１２　上フィン、１３　横フィン、１４　連結面、１５　延長面、２０　導体。

Claims (5)

  1. 　接点の開閉を行う開閉装置と前記開閉装置に接続される導体とを内部に収容可能な収容部を備える遮断器用箱体であって、
    　前記収容部は、第１の方向に沿って延びる筒状形状を呈し、水平に設けられた上面と前記上面の両側から下方に向けて互いに離間するように延びる傾斜面と、前記上面に対して下方側で対向するとともに前記上面よりも広い幅で形成された底面と、前記底面の両側から前記傾斜面に向けて鉛直に延びる側面と、を有し、
    　前記上面と前記傾斜面とに立設されたフィンをさらに備えることを特徴とする遮断器用箱体。
  2. 　前記フィンは、前記上面に立設されて前記第１の方向に沿って並べられた複数の上フィンと、前記傾斜面に立設されて前記第１の方向に沿って並べられた複数の横フィンとを有し、
    　前記第１の方向と垂直な方向から見た場合に、前記上フィンと前記横フィンとが互いにずれた位置に立設されることを特徴とする請求項１に記載の遮断器用箱体。
  3. 　前記フィンは、前記側面を延長した面よりも外側にはみ出さない形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の遮断器用箱体。
  4. 　前記側面の上端間の距離よりも前記傾斜面の下端間の距離が小さく、
    　前記収容部は、前記側面の上端と前記傾斜面の下端とを連結させる連結面をさらに有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の遮断器用箱体。
  5. 　請求項１～４のいずれか１つに記載の遮断器用箱体と、
    　前記遮断器用箱体の収容部に収容された開閉装置および導体と、を備えることを特徴とする電力用開閉装置。
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