WO2018138805A1

WO2018138805A1 - スイッチギヤ

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Publication number: WO2018138805A1
Application number: PCT/JP2017/002552
Authority: WO
Inventors: 義雄黒川; 透木村; 達哉 ▲濱▼田; 徹山地
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-08-02
Also published as: JP6687133B2; JPWO2018138805A1

Abstract

本発明のスイッチギヤ１００は、遮断器室２、ケーブル室３、主母線室４を区画し収納する筐体１と、筐体１の内部と外部とを連通する換気ダクト５と、換気ダクト５の内部に配置され、空気の通り道である換気孔１１を形成した穴あきフレーム９と、板材をくの字型に折り曲げ、折り曲げ部分に繋がる一方の平坦部であるフラッパー７と他方の平坦部である換気ダクト５への固定部とを有し、換気ダクト５の内部の穴あきフレーム９の奥側に、折り曲げ部分を隣接させて配置したアーク防止用フレーム７と、を備えることを特徴する。

Description

スイッチギヤ

　本発明は、スイッチギヤの構造に関し、特に筐体内部を冷却する換気方法を備えたスイッチギヤの構造に関するものである。

　従来のスイッチギヤは、遮断器室、ケーブル室、主母線室を筐体内で上下段に区画し相互間を離隔して有し、冷却のために筐体内の前後方向に伸びる換気用吸気ダクトと、この換気用吸気ダクトから分かれ筐体内の上下方向に伸びる分岐ダクトを備えている。この換気用吸気ダクト及び分岐ダクトの内部には、ダクト内の空気の流れを開閉する複数のフラッパー（通気弁）が設けられている。

　このダクトを開閉するための従来構造のフラッパーは、２枚の板を蝶番でつなぎあわせた構成をしている。スイッチギヤが通常の動作を行っている時には、このフラッパーはダクトを塞ぐことなく、外気を換気用吸気ダクトから取り込み、スイッチギヤの筐体の内部を冷却して、分岐ダクトを経て外部へ排気される。短絡が生じ、アークが発生した場合、内部の圧力が急激に高くなり、フラッパーは押圧されてダクトを塞ぎ、アークが装置外部へ排出されることを防ぐように構成している。

特開２０００－２２８８０３号公報

　このフラッパーは蝶番を用いて２枚の板をつなぎ合わせるため、部品点数が多くなりコストが高くなる。また短絡時のアークの発生による筐体内部の圧力上昇によりダクトを塞ぐ動作を安定して行うことができるように設置角度、応力に伴う角度変化等について細かな調整が必要であるため、調整に時間を要し、作業効率が悪いという問題がある。

　本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、遮断器室、ケーブル室、主母線室を区画し収納する筐体と、筐体の内部と外部とを連通する換気ダクトと、換気ダクトの内部に配置され、空気の通り道である換気孔を形成した穴あきフレームと、板材をくの字型に折り曲げ、折り曲げ部分に繋がる一方の平坦部であるフラッパーと他方の平坦部である換気ダクトへの固定部とを有し、換気ダクトの内部の穴あきフレームの奥側に、折り曲げ部分を隣接させて配置したアーク防止用フレームと、を備えることを特徴とするものである。

　本発明によれば、フラッパーに蝶番を用いる必要がないため、部品点数が少なく低コストであり、細かな調整が不要なため、作業効率が高いスイッチギヤを得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るスイッチギヤの内部構成を示す側面断面図である。本発明の実施の形態１に係るアーク防止用フレームの構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る穴あきフレームの形状を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る通常動作時の換気ダクト内の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る内部アーク発生時の換気ダクト内の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係る換気ダクト内の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る換気ダクト内の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態４に係る換気ダクト内の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態５に係る換気ダクト内の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態６に係る換気ダクト内の構造を示す断面図である。本発明の実施の形態７に係る換気ダクト内の構造を示す断面図である。（ａ）通常動作時、（ｂ）内部アーク発生時。本発明の実施の形態８に係るアーク防止用フレームの構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態９に係るアーク防止用フレームの構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態１０に係るアーク防止用フレームの構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態１１に係るアーク防止用フレームの構造を示す図である。（ａ）斜視図、（ｂ）側面断面図。本発明の実施の形態１２に係るアーク防止用フレームの構造を示す図である。（ａ）斜視図、（ｂ）側面断面図。本発明の実施の形態１３に係るアーク防止用フレームの構造を示す図である。（ａ）斜視図、（ｂ）側面断面図、（ｃ）動作状態を示す斜視図。本発明の実施の形態１４に係るアーク防止用フレームの構造を示す図である。（ａ）斜視図、（ｂ）側面断面図。本発明の実施の形態１５に係る穴あきフレームの構造を示す側面断面図である。本発明の実施の形態１６に係る穴あきフレームの構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態１６に係る穴あきフレームの別の構造を示す斜視図である。本発明の実施の形態１７に係るアーク防止用フレームの構造を示す図である。（ａ）斜視図、（ｂ）側面断面図。本発明の実施の形態１８に係る換気ダクト周辺を示す断面図である。（ａ）通常動作時、（ｂ）内部アーク発生時。本発明の実施の形態１９に係る換気ダクト周辺とスリット板の構造を示す図である。（ａ）通常動作時、（ｂ）内部アーク発生時、（ｃ）スリット板の正面図。本発明の実施の形態２０に係るアーク防止用フレームの構造を示す斜視図である。

　実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一または相当する部分を示すものである。

実施の形態１．
　図１は実施の形態１に係るスイッチギヤ１００の構造を示す側面断面図である。スイッチギヤ１００は筐体１内を区画した上段遮断器室２ａ、下段遮断器室２ｂ、上段ケーブル室３ａ、下段ケーブル室３ｂ、上段主母線室４ａ、下段主母線室４ｂ等を有し、各室相互間を離隔して配置している。区画した下段遮断器室２ｂの下部に換気ダクト５が設けられており、通常時は外部から換気ダクト５を経て吸気し、筐体１内部を冷却して、筐体１の上部に設けられた換気筒６から排気する。

　図２，図３は換気ダクト５の内部に取り付けるアーク防止用フレーム７ａ、穴あきフレーム９ａを各々示している。図２に示したアーク防止用フレーム７ａは、板材を折り曲げた構造をしており、折り曲げ部分に繋がる一方の平坦部が後述するように換気ダクト５を開閉するシャターとしての機能を有するフラッパー１０ａ、他方の平坦部が換気ダクト５の内部に固定するための固定部である。折り曲げ部分にはスリット（切り込み）８が形成されており、他の部分に比較して、折り曲げ部分が変形しやすいように構成している。図３に示した穴あきフレーム９ａは、平坦な板材に複数の換気孔１１を形成した構造をしている。

　本実施の形態においては、アーク防止用フレーム７ａ、穴あきフレーム９ａはともに板材として鉄板を用いて加工し形成したが、鉄板に限定するものではなく、銅、アルミニウム等の一般的に用いられる金属板を用いることができる。また、アーク防止用フレーム７ａのスリット８の大きさ、折り曲げ角度等も特に限定するものではなく、後述するアーク防止用フレーム７ａの動作、加工性等を考慮して定めることができる。さらに穴あきフレーム９ａに形成した換気孔１１の数、大きさも特に限定するものではなく、後述するフラッパー１０ａの動作、加工性等を考慮して定めることができる。

　図４は、アーク防止用フレーム７ａ、穴あきフレーム９ａを取り付けた換気ダクト５の断面図で、スイッチギヤ１００が通常動作を行っている時の状態を示している。図において左側がスイッチギヤ１００の筐体１の外側、右側が筐体１の内側（奥側）を示している。換気ダクト５内では、外側に穴あきフレーム９ａ、奥側にアーク防止用フレーム７ａが配置されており、アーク防止用フレーム７ａは、その折り曲げ部分を穴あきフレーム９ａに隣接させて、つまり折り曲げ部分を外側に向けて設置されている。なお、図４中に示す白矢印１２は、外部から冷却用の空気を取り入れた時の空気の流れを示している。

　一般にスイッチギヤ１００の筐体１の内部は温度が上昇するため、温度差に伴い換気ダクト５から外気が取り込まれ、筐体１の内部を冷却して、上部に設けた換気筒６から排気される。外気を積極的に筐体１の内部に取り入れるためにアーク防止用フレーム７ａと穴あきフレーム９ａの近傍にファン（図示せず）を付けることもできる。ファンを用いることにより、換気ダクト５の内部により効率的に外気を取り入れることができる。

　図５は、スイッチギヤ１００の筐体１内で、短絡が生じ、内部アークが発生した時の状態を示している。図において、黒矢印１３は高温、高圧のアークの流れを示している。筐体１の内部から吹き出した高温、高圧のアークは、図５の場合、アーク防止用フレーム７ａに黒矢印１３のように右側からあたり、アーク防止用フレーム７ａのスリット８を形成した折り曲げ部分は伸ばされる（角度が変化させられる）。

　アークによりアーク防止用フレーム７ａが伸ばされ、穴あきフレーム９ａに押し当てられると、アーク防止用フレーム７ａのフラッパー１０ａにより穴あきフレーム９ａの換気孔１１が閉じられ、アークは換気ダクト５をそれ以上逆流することができず、筐体１の外部へ噴出することはない。以上のように、短絡発生時に、アーク防止用フレーム７ａの折り曲げ部分は伸ばされ、フラッパー１０ａにより換気ダクト５を塞ぐことで、スイッチギヤ１００の外部へのアークの噴出を防止することができる。

　従来はアーク防止用フレーム７ａは、蝶番等を用いて動作可能な折り曲げ部分を形成し、短絡によるアークの発生により蝶番部分が伸ばされていた。しかし、本実施の形態では、折り曲げ部分にスリット８を形成し、アーク防止用フレーム７ａを形成しているので、調整が容易で、蝶番等を用いないため、部品点数も少なく、コストダウンも図ることができる。

　本実施の形態においては、穴あきフレーム９ａに換気孔１１は３個形成したが、特に限定するものではなく、１個または２個であっても、３個以上の多数であっても用いることができる。ただし、一つあたりの換気孔１１の大きさが大きいとき、換気と同時に異物を取り込み装置の故障を招く可能性がある。また一つあたりの換気孔１１が小さいとき、換気と同時に取り込まれた異物で換気孔１１が塞がれ、換気がスムーズに行えない場合がある。そのため換気孔１１は２～５個程度が好ましいと言える。

実施の形態２．
　本実施の形態においては、スイッチギヤ１００の基本的な構成は実施の形態１と同じであり、筐体１内には区画した上段遮断器室２ａ、下段遮断器室２ｂ、上段ケーブル室３ａ、下段ケーブル室３ｂ、上段主母線室４ａ、下段主母線室４ｂ等を有し、各室相互間を離隔して配置している。区画した下段遮断器室２ｂの下部に換気ダクト５が設けられており、通常時は外部から換気ダクト５に吸気し、筐体１内部を冷却して、筐体１の上部に設けられた換気筒６から排気する。

　換気ダクト５内には換気孔１１を形成した穴あきフレーム９ａと、蝶番等を用いず、折り曲げ構造で形成したアーク防止用フレーム７ａが配置される点も実施の形態１と同じである。ただし、実施の形態１では、換気ダクト５内に一組の穴あきフレーム９ａとアーク防止用フレーム７ａを配置したが、本実施の形態では、図６の換気ダクト５の断面図に示すように、穴あきフレーム９ａとアーク防止用フレーム７ａとが同じ方向に２組並べて配置している点が異なっている。

　図６は、スイッチギヤ１００が通常動作を行っており、筐体１内部を冷却するために換気ダクト５から外気を取り込んでいる状態を示している。短絡が発生し、内部アークが生じた場合、内部圧力が高くなる。この時、アーク防止用フレーム７ａの折り曲げ部分が伸ばされ、フラッパー１０ａで穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞ぎ、実施の形態１と同様に外部へのアークの噴出を防止する。

　本実施の形態では２組のアーク防止用フレーム７ａと穴あきフレーム９ａとを換気ダクト５内に配置している。そのため、異物等の入り込み、フラッパー１０ａの動きを妨害し、アーク発生時に、一組目のアーク防止用フレーム７ａの折り曲げ部分を伸ばすことができず、穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞ぐことができない場合であっても、もう一組のアーク防止用フレーム７ａが動作し、換気孔１１を塞ぐことができる。従って、実施の形態１と同様に、調整が容易、コストダウンが可能という特徴に加え、動作の確実性を高め、アーク防止の効果を高めることができる。

実施の形態３．
　本実施の形態においては、基本的な構造は実施の形態２と同じである。実施の形態２では、２組のアーク防止用フレーム７ａと穴あきフレーム９ａとが換気ダクト５内の同じ側の面に配置しており、通常動作時において取り込まれた外気がアーク防止用フレーム７ａのフラッパー１０ａの上部を通過するように配置している。しかし、本実施の形態においては、図７に示すように、アーク防止用フレーム７ａは換気ダクト５の一方は下面、他方は上面に形成されている点で異なっている。

　通常動作時において、取り込まれた外気は、一方のアーク防止用フレーム７ａのフラッパー１０ａの上部を通り、他方のフラッパー１０の下部を通過する。そのため、図中に破線で示したように、取り込まれた外気は、蛇行して換気ダクト５を通過するので、換気ダクト５付近をより効率良く冷却することができるという特徴を有する。

実施の形態４．
　本実施の形態においては、基本的は構造は実施の形態３と同じであり、換気ダクト５内に２組のアーク防止用フレーム７ａと穴あきフレーム９ｂとがそれぞれ上下反対に配置されている。実施の形態３では、穴あきフレーム９ａに形成された換気孔１１は穴あきフレーム９ａのほぼ中央に形成されていたが、本実施の形態では、換気孔１１が穴あきフレーム９ｂの中央部ではなく、一方向に偏心した部分に形成されている点で異なっている。

　図８に本実施の形態の換気ダクト５の断面図に示すように、換気ダクト５の内部には２組のアーク防止用フレーム７ａと穴あきフレーム９ｂとが配置されている。換気ダクト５の下面に配置されたアーク防止用フレーム７ａと対をなす穴あきフレーム９ｂでは換気孔１１が穴あきフレーム９ｂの中央よりも下部分に形成され、上面に配置されたアーク防止用フレーム７ａと対をなす穴あきフレーム９ｂでは中央よりも上部分に換気孔１１が形成されている。

　図８はスイッチギヤ１００の通常動作時の換気ダクト５の構造を示しており、本実施の形態の換気孔１１の配置とすることにより、図中の破線で示したように、スイッチギヤ１００の筐体１内部を冷却するために取り込まれた外気が、大きく蛇行して流れるため、換気ダクト５付近をより効率よく冷却することができるという特徴を有する。

実施の形態５．
　本実施の形態においては、基本的な構造は実施の形態１と同じであり、換気ダクト５内に一組のアーク防止用フレーム７ａと穴あきフレーム９ａとを備える。本実施の形態では、図９の本実施の形態の換気ダクト５の断面図を示したように、アーク防止用フレーム７ａの装置奥側に四角い箱状の遮蔽材１４を備えている。

　スイッチギヤ１００が通常動作している時、図の左側から筐体１内部を冷却するための外気が取り込まれ、短絡が生じたとき、アークが生じ、図９内の黒矢印１３で示した方向に内部アークの圧力が印加される。この圧力によりアーク防止用フレーム７ａの折り曲げ部分が伸ばされ、穴あきフレーム９ａを塞ぎアークの外部への放出を防止する（図９では、フラッパー１０ａは穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞いでいない状況を示している）。

　実施の形態１に示したように、装置内部でアークが生じた場合、その圧力は外部へ向かう方向へ印加され、アーク防止用フレーム７ａのフラッパー１０ａを押圧し、穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞ぐ。本実施の形態では、アーク防止用フレーム７ａに隣接して遮蔽材１４を有するため、アークの流れる領域が狭くなり、アークの速度が増加する。それに伴い、アークがフラッパー１０ａを押す圧力も増加し、アーク防止用フレーム７ａのフラッパー１０ａにより穴あきフレーム９の換気孔１１を高速に閉じることができ、アークの外部への放出をより正確に防ぐことができるという特徴を有する。

実施の形態６．
本実施の形態においては、基本的な構造は実施の形態１と同じであり、換気ダクト５内に一組のアーク防止用フレーム７ｂと穴あきフレーム９ａを備えている。本実施の形態では、図１０の本実施の形態の換気ダクト５の断面図に示したように、実施の形態１等では、アーク防止用フレーム７ａの折り曲げ部分は一ヶ所であったが、この一ヶ所の折り曲げ部分に加えて、さらに一ヶ所の折り曲げ部分を有している。

　従って、本実施の形態では、アーク防止用フレーム７ｂの上部分では折り曲げの角度が大きく、下部分では小さくなっている。そのため、本実施の形態では、スイッチギヤ１００の通常動作時には、冷却のために取り込まれた外気の流れがアーク防止用フレーム７ｂにより妨害されることなく、筐体１内部へ取り込まれる。一方、短絡によりアークを生じた時にはアーク防止用フレーム７ｂのフラッパー１０ｂは内部から発生したアークの圧力を受けやすいので高速に穴あきフレーム９ａに押し付けられ、換気孔１１を高速に閉じることができる。

　本実施の形態で示したアーク防止用フレーム７ｂと穴あきフレーム９ａは一組であったが、アーク防止用フレーム７ｂと穴あきフレーム９ａの数や配置は組合せは、実施の形態２～５に示した構成を用いることができる。

実施の形態７
　本実施の形態においては、基本的な構造は実施の形態１と同じであり、換気ダクト５内に一組のアーク防止用フレーム７ａと穴あきフレーム９ａを備えている。本実施の形態では、アーク防止用フレーム７ａが穴あきフレーム９ａと一定の距離を隔てて設けられている点で異なっている。本実施の形態の換気ダクト５の断面図を図１１（ａ）（ｂ）に示す。図１１（ａ）はスイッチギヤ１００が通常動作している状態、図１１（ｂ）は短絡によるアークの圧力で穴あきフレーム９ａの換気孔１１がフラッパー１０ａで塞がれた状態を示しており、図中の矢印部分がアーク防止用フレーム７ａと穴あきフレーム９ａとが一定の距離を隔てて配置されている部分を示している。

　図１１（ａ）に示すように、スイッチギヤ１００が通常動作をしているときには、アーク防止用フレーム７ａが外気の流れを妨げない点では、実施の形態１等の構造と同じである。図１１（ｂ）のように、短絡により生じたアークによりアーク防止用フレーム７ａが換気孔１１を塞ぐ場合、穴あきフレーム９ａとアーク防止用フレーム７ａと密着しているよりも、一定の距離を有している方が換気孔１１にフラッパー１０ａがより強く押し当てられ、アークの外部への噴出をより完全に遮断することができる。

実施の形態８．
　本実施の形態においては、実施の形態１と同様に、換気ダクト５の内部に穴あきフレーム９ａを設置する点は同じである。しかし、穴あきフレーム９ａに隣接して配置する一つのアーク防止用フレーム７ｃはフラッパー１０ｃが図１２に示すように縦方向の切り欠きを有するフラッパー１０ｃであり、穴あきフレーム９ａの換気孔１１に対応して縦方向に３本に分割された構造をしている点で異なっている。

　縦方向の切り欠きを有するフラッパー１０ｃを用いた場合、フラッパー１０ｃ部分に隙間があるため、スイッチギヤ１００の通常動作時に取り込んだ外気を妨げることがなく、筐体１の内部冷却の効率が高い。一方、短絡が生じたときは穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞ぐ点に関しては、実施の形態１等の分割しないフラッパー１０ａに比べ同等の効果が得ることができる。なお、縦方向の切り欠きを有するフラッパー１０ｃの分割する数は特に限定するものではなく、穴あきフレーム９ａの換気孔１１の数と一致していることが重要である。

実施の形態９．
　実施の形態８では、換気ダクト５の内部で穴あきフレーム９ａと隣接して設置するフラッパー１０ｃは縦方向に切り欠きを有し、折り曲げ部分と固定部では一体となった構造であったが、本実施の形態では、設置位置は同じであるが、フラッパー１０ｄの形状は、図１３に示すように、折り曲げ部分と固定部とを含むアーク防止用フレーム７ｄ全体が分割された構造である点で異なっている。

　本実施の形態で用いたアーク防止用フレーム７ｄは３つで一組を構成しており、穴あきフレーム９ａに形成された換気孔１１の数に対応している。スイッチギヤ１００が通常動作しているときは、各フラッパー１０ｄの間に間隙を有するため、取り込んだ外気を妨げることがなく、内部冷却効率を高くすることができる。短絡時には内部アークの圧力により換気孔１１を塞ぐことができ、実施の形態１等の分割しないフラッパー１０ａを用いた場合と同等の効果を得ることができる。なお、分割したアーク防止用フレーム７ｄは３つで構成されているが、これに限定するものではなく、穴あきフレーム９ａの換気孔１１の数と一致していることが重要である。

実施の形態１０．
　本実施の形態においては、基本的な構成は実施の形態１と同じであるが、実施の形態１のようにアーク防止用フレーム７ａのフラッパー１０ａが、内部アークの圧力により縦方向に動作し、換気孔１１を塞ぐのではなく、図１４に示したように横向きに動作するアーク防止用フレーム７ｅを用いる点が異なっている。

　このように横向きアーク防止用フレーム７ｅを用いることによって、換気ダクト５が折れ曲がって、換気ダクト５の下面にアーク防止用フレーム７ａを取り付けることが困難な場合にもアーク防止用フレーム７ｅを取り付けることができ、通常動作時には、外気の取り込みによりスイッチギヤ１００の筐体１内部を冷却し、短絡時にはアークの圧力により横向きのフラッパー１０ｅで穴あきフレーム９ｃの換気孔１１を塞ぐことができ、アークの放出を防止することができる。

　本実施の形態では、横向きのアーク防止用フレーム７ｅはフラッパー１０ｅを分割せず、一体となった状態で用いたが、実施の形態８、実施の形態９に示した、縦方向に動作するフラッパー１０ｃ、１０ｄで例示したように、換気孔１１の位置に対応して複数に分割したフラッパー１０ｆであっても用いることができ、同等の効果を得ることができる。

実施の形態１１．
　本実施の形態においては、基本的な形態は実施の形態１と同じであり、アーク防止用フレーム７ｆの折り曲げ部分の構造のみが実施の形態１とは異なっている。実施の形態１ではスリット８を形成し、アーク防止用フレーム７ａの他の部分よりも折り曲げやすく、また折り曲げた後に角度が変わりやすくしていたが、本実施の形態においては、折り曲げ部分の板厚を他の部分より薄くしている（薄肉部１５を設けている）点で異なっている。

　図１５に本実施の形態で用いたアーク防止用フレーム７ｆを示す。図１５（ａ）はアーク防止用フレーム７ｆの斜視図、図１５（ｂ）は側面断面図を示す。アーク防止用フレーム７ｆの折り曲げ部分の内面が薄く取り除かれて薄肉部１５が形成されている。これによりアーク防止用フレーム７ｆの折り曲げ加工が容易となり、また短絡時のアークの圧力によっても、折り曲げ部分を伸ばしやすくなり、確実に換気孔１１を塞ぎ、アークの放出を防止することができる。

実施の形態１２．
　本実施の形態においては、基本的な形態は実施の形態１と同じであり、アーク防止用フレーム７ｇの折り曲げ部分の構造のみが実施の形態１とは異なっている。実施の形態１ではスリット８を形成し、板材の他の部分よりも折り曲げやすく、また折り曲げた後にはフラッパー１０ａの角度が変わりやすくしていたが、本実施の形態においては、折り曲げ部分にアーク防止用フレーム７ｇの本体部分とは別の金属部１６を用いた点で異なっている。

　図１６に本実施の形態で用いたアーク防止用フレーム７ｇを示す。図１６（ａ）はアーク防止用フレーム７ｇの斜視図、図１６（ｂ）に側面断面図を示す。アーク防止用フレーム７ｇの折り曲げ部分に本体部分とは別の金属部１６がつなぎこまれていることがわかる。具体的には、アーク防止用フレーム７ｇは防食用の表面処理を行った鉄板が用いられているが、折り曲げ部分はアルミニウム板を用いており、接着剤を用いてつなぎこまれている。

　本実施の形態に用いるアーク防止用フレーム７ｇに用いる材料、折り曲げ部分に用いる材料等は特に限定するものではないが、アーク防止用フレーム７ｇ全体として、折り曲げ部分の加工性を高め、内部アークの発生時にアークの圧力により折り曲げ部分が伸ばしやすくなることを考えれば、折り曲げ部分に用いる材料は、アーク防止用フレーム７ｇの本体部分に用いる材料よりも容易に曲げることができる材料を用いることが好ましい。

　折り曲げ部分に、より折り曲げやすい金属板を用いたアーク防止用フレーム７ｇを用いることにより、短絡時のアークの圧力により容易に伸ばすことができ、アーク発生時にアークの圧力により穴あきフレーム９ａの換気孔１１を確実に閉じることができ、スイッチギヤ１００からアーク排気の放出を防止することができる。

実施の形態１３．
本実施の形態では、換気ダクト５内に図３に示した穴あきフレーム９ａを配置する点では、実施の形態１等と同じであるが、穴あきフレーム９ａの直後に設置するアーク防止用フレーム７ｈの形状が異なっている。本実施の形態では、図１７に示した跳ね返り防止のフラッパー１０ｇをアーク防止用フレーム７ｈに用いた。図１７（ａ）は跳ね返り防止付きアーク防止用フレーム７ｈの斜視図、図１７（ｂ）は側面断面図を示している。跳ね返り防止付きアーク防止用フレーム７ｈは通常のアーク防止用フレーム７ａにくの字型ストッパー１７をリベット１９で取り付けており、図１７（ｂ）に示すように、くの字型ストッパー１７の先端部分とフラッパー１０ｇとの間には一定のすき間１８を設けている。

　スイッチギヤ１００の通常動作時には、実施の形態１等と同様に、外気を取り入れて筐体１内部の冷却を行う。短絡が生じるとアークの発生により内部の圧力が高くなり、図１７（ａ）（ｂ）で示した跳ね返り防止付きアーク防止用フレーム７ｈの折り曲げ部分が伸ばされ、穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞ぎ、アークが外部に噴出することを防止する点では実施の形態１等と同じである。

　短絡によりアークが発生すると、非常に高速にアーク防止用フレーム７ｈは換気孔１１を塞ぐため、お互いにぶつかって跳ね返り、内部の圧力により再び塞ぐまでに、わずかながら時間を要する可能性があり、その間にアークが漏れることが考えられる。しかし、本実施の形態においては、跳ね返り防止付きアーク防止用フレーム７ｈが穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞いだ瞬間に、図１７（ｃ）に示すように、換気孔１１にくの字型ストッパー１７がかみあい、跳ね返りを防止するため、アークの外部への噴出を防止することができる。

　本実施の形態においては、フラッパー１０ｇの跳ね返り防止のために、くの字型ストッパー１７と穴あきフレーム９ａの換気孔１１の組合せを用いたが、これに限定されるものではなく、相互にかみ合い、動作を制約するものであれば、他の形状であっても用いることができる。

　実施の形態１４．
　本実施の形態においては、基本的な構成は実施の形態１等と同じであるが、金属板を曲げた時の反発力をフラッパー１０ｈの動作に用いる点で異なっている。本実施の形態では、鉄板を曲げてアーク防止用フレーム７ｉを形成し、元に戻ろうとする反発力を利用するもので、図１８（ａ）に示したアーク防止用フレーム７ｉの斜視図、図１８（ｂ）に示したアーク防止用フレーム７ｉの側面断面図を示している。

　本実施の形態のアーク防止用フレーム７ｉは図１８（ｂ）に示すように、鉛等の金属細線２０で、折り曲げてアーク防止用フレーム７ｉが元に戻ろうとする反発力を抑えこんだ構造をしている。スイッチギヤ１００の通常動作時は、実施の形態１等と同様に、外気を取り入れ、筐体１内部を冷却することができる。短絡時は高温、高圧のアークによりアーク防止用フレーム７ｉが穴あきフレーム９ａの方向へ移動すると同時に、金属細線２０が熱により融解し切断され、アーク防止用フレーム７ｉの曲げに対する反発力も加わって、高速に換気孔１１を塞ぐことができる。

　本実施の形態においては、実施の形態１等に比べ、金属の曲げに対する反発力も用いることができるため非常に高速に換気孔１１を塞ぐことができ、アークの外部への噴出をより減少させることができる。本実施の形態で用いる金属細線２０の大きさ、材質は特に限定するものではなく、短絡時に発生するアークの熱により切断される金属細線２０であれば同様の効果を得ることができる。

　実施の形態１５．
　本実施の形態は、実施の形態１等と換気ダクト５内に穴あきフレーム９ａとアーク防止用フレーム７ａを設置する点では同様であるが、穴あきフレーム９ａの構造が異なっている。実施の形態１等に用いた穴あきフレーム９ａは、単に金属板に換気孔１１を形成した構造であった。しかし、本実施の形態に用いる穴あきフレーム９ｄは、図１９に側面断面図を示したように、換気孔１１の周囲のアーク防止用フレーム７ａのフラッパー１０ａに対向する側に突出部２１を有している点に特徴を有する。

　スイッチギヤ１００が通常の動作を行うときには、筐体１内部へ外気を取り入れ、筐体１内部を冷却することができ、短絡により内部アークが発生した時には、内部の圧力により高速にアーク防止用フレーム７ａが換気孔１１を塞ぐ点は、実施の形態１等と同様である。本実施の形態においては、フラッパー１０ａが換気孔１１を塞ぐ瞬間に突出部２１が潰れ、フラッパー１０ａと換気孔１１との間の僅かな隙間も塞ぐことができる。これにより、アークの外部への放出をより防止することができる。

　実施の形態１６．
　本実施の形態は、実施の形態１等と換気ダクト５内に穴あきフレーム９ａとアーク防止用フレーム７ａを設置する点では同様である。実施の形態１等に用いた穴あきフレーム９ａは、単に金属板に換気孔１１を形成した構造であった。しかし、本実施の形態に用いる穴あきフレーム９ｅは、図２０に斜視図を示したように、換気孔１１の内側に除塵フィルター２２（図２０中の斜線部）を取り付けている点に特徴を有する。

　スイッチギヤ１００が通常の動作を行うときには、筐体１内部へ外気を取り入れ、装置内部を冷却することができ、同時に換気ダクト５に入り込んだ外気の中のゴミを換気孔１１に設けた除塵フィルター２２で取りのぞくことができる。換気孔１１から中にゴミを入れないことで、短絡時にアーク防止用フレーム７ａが換気孔１１を塞ぐ時に、相互の接触部にゴミ等が挟まることがなく、ゴミによる隙間からアークの外部への放出することがない。

　本実施の形態においては、外気からゴミを取り除く手段として、換気孔１１に除塵フィルター２２を形成したが、この方法に限定されるものではなく、例えば、図２１に示すように、穴あきフレーム９ｆの換気孔１１以外の部分に吸着フィルター２３（図２１中の斜線部）を形成し、外気に含まれたゴミを取りのぞいても同様の効果を得ることができる。

　実施の形態１７．
　本実施の形態においては、基本的な形態は実施の形態１と同じであり、またスイッチギヤ１００の短絡時に、穴あきフレーム９ａの換気孔１１をアーク防止用フレーム７ａで塞ぐ動作も実施の形態１と同じである。本実施の形態では、図２２（ａ）にアーク防止用フレーム７ｊの斜視図、図２２（ｂ）にアーク防止用フレーム７ｊの側面断面図を示すように、穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞ぐアーク防止用フレーム７ｊのフラッパー１０ｉの面に樹脂材料からなるパッキング材２４を形成し、パッキング材２４を介して換気孔１１を塞いでいることを特徴とする。

　パッキング材２４を用いたことにより、スイッチギヤ１００が短絡を生じ、アークが発生した時に、アーク防止用フレーム７ｊのフラッパー１０ｉで穴あきフレーム９ａの換気孔１１を塞ぐとき、パッキング材２４がアークの漏れを完全に塞ぐことができる。そのため、スイッチギヤ１００の外部へのアークの放出を防止することができる。

　本実施の形態では、アーク防止用フレーム７ｊのフラッパー１０ｉの表面にアクリル樹脂を塗布・硬化しパッキング材２４として用いたが、これに限定するものではない。フラッパー１０ｉを構成する材料よりもヤング率が低く、アーク防止用フレーム７ｊがアークにより穴あきフレーム９ａに押し当てられた時に、アークの漏れを防止するものであれば用いることができる。例えば、アーク防止用フレーム７ａが鉄板（ヤング率：２００ＧＰａ）から形成されている場合、フラッパー１０ａの表面に、アクリル樹脂に替えて、鉄板よりもヤング率が低い金属層、例えばりん青銅（ヤング率：約１００ＧＰａ）やハンダ（ヤング率：約２０ＧＰａ）等を用いても同等の効果を得ることができる。

　実施の形態１８．
　本実施の形態の換気ダクト５を含む近傍の断面図を図２３に示す。図２３（ａ）はスイッチギヤ１００が通常の動作をしている状態を示しており、換気ダクト５の一部に熱で融解する鉛からなる熱融解窓２５が形成されており、その上に立方体の金属からなる金属塊２６が配置されている。この状態では外気を筐体１内部に取り込み、装置を冷却している状態を示している。

　図２３（ｂ）は短絡を生じ、外部にアークを放出しないように遮断している状態を示している。アークが発生すると高温のアークにより熱融解窓２５が融解され、金属塊２６が換気ダクト５内に落ち込み、アークの流れを遮断する。これにより、短絡時に発生するアークの外部への放出を防止することができる。

　本実施の形態では、金属塊２６を換気ダクト５の上に配置し、アーク発生時に換気ダクト５内に落とすように構成したが、金属塊２６の代わりに砂や金属粉のように熱に強い粒状の物質を換気ダクト５の上に配置して、アーク発生時の熱融解窓２５の融解により換気ダクト内に砂、金属粒等の粒状の物質で満たすことでも同様の効果を得ることができる。

実施の形態１９．
　本実施の形態の換気ダクト５を含む近傍の断面図を図２４に示す。図２４（ａ）はスイッチギヤ１００が通常の動作をしている状態を示しており、換気ダクト５の一部に上下を貫通する孔（貫通孔２７）をあけ、その中に、図２４（ｃ）に正面図を示した一部に通気孔２８を形成した板材であるスリット板２９が配置されている。換気ダクト５とスリット板２９とは、部分的にハンダ３０で固定されている。

　図２４（ｂ）は短絡を生じ、外部にアークを放出しないように遮断している状態を示している。アークが発生すると高温のアークによりスリット板２９を固定するハンダ３０が融解し、スリット板２９が落ち込んで換気ダクト５を塞ぎ、アークの流れを遮断する。これにより、短絡時に発生するアークをスイッチギヤ１００の外部から遮断し、アークを外部に放出しないように維持することができる。

実施の形態２０．
　本実施の形態では、実施の形態１に示した穴あきフレーム９ａとアーク防止用フレーム７ａを並べて用いるのではなく、図２５に示すフラッパー付きフレーム３１を用いる。このフラッパー付きフレーム３１は、フレームに形成した１つまたは複数の換気孔３２のそれぞれにフラッパー３５を形成したもので、フラッパー３５の一部がフレームに接続している。このフレームに接続する部分（接続部）３３を折り曲げ、換気孔３２を構成している。接続部３３の折り曲げ部分にスリット３４（接続部３３の裏に位置するので図示せず）を形成し、又は、折り曲げ部分の板材を薄く加工することで折り曲げる時の強度を調整することができる。

　折り曲げたフラッパー３５部分にタップやバーリングなどで穴を形成し、図２５に示すように、フラッパー３５からはみ出すようにワッシャ３６やボルト３７を取り付ける。このワッシャ３６、ボルト３７は、短絡が生じ、内部アークの圧力により、フラッパー３５の接続部３３の折り曲げ部分が伸ばされた時に、フラッパー３５の動作のストッパーとして機能させることができる。本実施の形態では、ワッシャ３６とボルト３７の両方を用いたが、このいずれかを用いることでも同様の効果を得ることができる。

　図２５に示したフラッパー付きフレーム３１を換気ダクト５内に用いることで、スイッチギヤ１００の通常動作時は外気を取り入れ、筐体１内部を冷却することができ、短絡により内部アークが発生した時には、内部の圧力により高速にフラッパー付きフレーム３１のフラッパー３４を閉じ、かつボルト３６で固定したワッシャ３７をストッパーとして隙間を塞ぐので、アークの外部への放出を防止することができる。

　　１００　スイッチギヤ、１　筐体、２ａ　上段遮断器室、２ｂ　下段遮断器室、３ａ　上段ケーブル室、３ｂ　下段ケーブル室、４ａ　上段主母線室、４ｂ　下段主母線室、５　換気ダクト、６　換気筒、７ａ～７ｊ　アーク防止用フレーム、８　スリット、９ａ～９ｆ　穴あきフレーム、１０ａ～１０ｈ　フラッパー、１１　換気孔、１２　白矢印、１３　黒矢印、１４　遮断材、１５　薄肉部、１６　別金属部、１７　くの字型ストッパ、１８　すき間、１９　リベット、２０　金属細線、２１　突出部、２２　除塵フィルター、２３　吸着フィルター、２４　パッキング材、２５　熱融解窓、２６　金属塊、２７　貫通孔、２８　通気孔、２９　スリット板、３０　ハンダ、３１　フラッパー付きフレーム、３２　換気孔、３３　接続部、３４　スリット、３５　フラッパー、３６　ワッシャ、３７　ボルト。

Claims

遮断器室、ケーブル室、主母線室を区画し収納する筐体と、
前記筐体の内部と外部とを連通する換気ダクトと、
前記換気ダクトの内部に配置され、空気の通り道である換気孔を有する穴あきフレームと、
板材をくの字型に折り曲げ、当該折り曲げ部分に繋がる一方の平坦部であるフラッパーと他方の平坦部である前記換気ダクトへの固定部とを有し、前記換気ダクトの内部の前記穴あきフレームの奥側に、前記折り曲げ部分を隣接させて配置したアーク防止用フレームと、を備えるスイッチギヤ。
短絡時のアーク発生による圧力により、前記アーク防止用フレームの前記折り曲げ部分が伸ばされ、前記穴あきフレームの前記換気孔を塞ぐことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
前記折り曲げ部分に曲げ強度を低下させるスリットを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチギヤ。
前記折り曲げ部分に曲げ強度を低下させる薄肉部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチギヤ。
前記折り曲げ部分に曲げ強度を低下させる、本体部分とは別の金属部を用いたことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチギヤ。
前記穴あきフレームと前記アーク防止用フレームとの組合せを前記換気ダクト内に複数組配置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記穴あきフレームと前記アーク防止用フレームとの組合せを前記換気ダクト内に複数組配置するときに、少なくとも一組は前記換気ダクト内の上面に設置することを特徴とする請求項６に記載のスイッチギヤ。
前記穴あきフレームと前記アーク防止用フレームとの組合せを前記換気ダクト内に複数組配置するときに、前記穴あきフレームの中の前記換気孔の位置が、少なくとも一つは上下方向について偏心した位置に形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載のスイッチギヤ。
　前記換気ダクトの内部の前記アーク防止用フレームの奥側に、空気の流れを遮蔽する遮蔽材を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
板材を折り曲げて形成した前記アーク防止用フレームの短絡時のアーク圧力により前記換気孔を塞ぐ部分に、さらに折り曲げ部分を形成したことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記穴あきフレームに前記換気孔を複数形成し、前記換気孔に対応して前記アーク防止用フレームは複数に分割されていることを特徴とする請求項１ないし１０に記載のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記換気ダクトの内部の前記アーク防止用フレームが、短絡時のアーク圧力により前記換気孔を塞ぐ際に、横方向に動作することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記穴あきフレームに形成された前記換気孔の周囲に突出部を形成したことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記アーク防止用フレームの表面に、樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記アーク防止用フレームの前記フラッパーの表面に、前記アーク防止用フレームよりもヤング率が低い金属層を形成したことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
前記アーク防止用フレームの前記フラッパーの表面に、前記穴あきフレームの換気孔と嵌合するストッパーを形成したことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
遮断器室、ケーブル室、主母線室を区画し収納する筐体と、
前記筐体の内部と外部とを連通する換気ダクトと、
前記換気ダクトの内部に配置され、空気の通り道である換気孔と、前記換気孔の内側に形成され、前記換気孔の一部と接続部を有し、当該接続部を折り曲げて形成したフラッパーとを備えたフラッパー付きフレームと、を備えたことを特徴とするスイッチギヤ。
前記フラッパー付きフレームのフラッパーにワッシャまたはボルトを取り付け、前記ワッシャまたは前記ボルトが前記フラッパー付きフレームのフラッパーの外周から突出していることを特徴とする請求項１７に記載のスイッチギヤ。