JP7319186B2 - 閉鎖配電盤、相間仕切り - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、閉鎖配電盤、閉鎖配電盤に用いる相間仕切りに関する。

従来、例えば三相交流電源に接続されている複数の水平母線と、各水平母線にそれぞれ接続されている複数の垂直母線とを収容している閉鎖配電盤が知られている。このような閉鎖配電盤では、例えば特許文献１に記載されているように、異相の母線間にアークが発生することがある。

特開２０１４－１１７０７８号公報

ところで、アークは、異相の水平母線間だけでなく、異相の垂直母線間でも発生する可能性がある。そのため、近年では、異相の垂直母線間に絶縁材料で形成した壁部を設けることにより、また、壁部の先端側から各相の垂直母線を覆う母線カバーを設けることにより、異相の垂直母線間でのアークの発生を抑制することが行われている。

しかしながら、アークが発生した場合には、その際の圧力によって母線カバーが変形して壁部の先端との間に隙間が生じることにより、異相の垂直母線間の絶縁性が低下するおそれがある。そして、異相の垂直母線間で絶縁性が低下すると、アークが継続して発生する要因となるおそれがある。

そこで、異相の垂直母線間の絶縁性が低下することを抑制し、アークが継続して発生してしまうことを抑制できる閉鎖配電盤、および閉鎖配電盤に用いる相間仕切りを提供する。

実施形態の閉鎖配電盤は、筐体と、筐体内に配置されている複数の水平母線と、複数の水平母線にそれぞれ接続されている複数の垂直母線と、絶縁材料で形成され、ベース板と、垂直母線の間に位置してベース板から立ち上がっている壁部とを有する母線バリアと、絶縁材料で形成され、複数の垂直母線を壁部の先端側から覆うカバー板を有する母線カバーと、絶縁材料で形成され、隣り合う垂直母線間に位置する仕切り板を有し、カバー板の変形により生じる壁部の先端との間の隙間を絶縁する相間仕切りと、を備える。

実施形態の相間仕切りは、筐体と、筐体内に配置されている複数の水平母線と、複数の水平母線にそれぞれ接続されている複数の垂直母線と、絶縁材料で形成され、ベース板と、垂直母線の間に位置してベース板から立ち上がっている壁部とを有する母線バリアと、絶縁材料で形成され、複数の垂直母線を壁部の先端側から覆うカバー板を有する母線カバーと、を有する閉鎖配電盤に設けられ、絶縁材料で形成され、隣り合う垂直母線間に位置する仕切り板を有し、カバー板の変形により生じる壁部の先端との間の隙間を絶縁する仕切り板を有する。

実施形態の閉鎖配電盤の外観を模式的に示す図 水平母線および垂直母線の配置を模式的に示す図 相間仕切りの取り付け態様を模式的に示す図 アーク発生時の挙動を模式的に示す図 他の相間仕切りの構成を模式的に示す図

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。閉鎖配電盤１は、図１に示すように、設置状態において縦長の概ね直方体状の筐体２を備えている。この閉鎖配電盤１は、前板３側に機器収容室４を備えており、例えばモータ制御装置等のユニット５を上下方向に複数個収容可能になっている。また、閉鎖配電盤１は、機器収容室４の後方に母線収容室６を備えている。以下、閉鎖配電盤１の前板３側を前、その反対側を後ろとし、前板３側から見た左右方向を左右とし、高さ方向を上下として説明する。

この母線収容室６には、図２に示すように、各ユニット５に電力を供給するための導体である複数の水平母線７と、各水平母線７にそれぞれ接続されている複数の垂直母線８とが収容されている。水平母線７は、例えば銅材料により平板状に形成されている。この水平母線７は、例えばいわゆるＲ相、Ｓ相、Ｔ相の三相分が設けられている。以下、Ｒ相の水平母線７を便宜的に水平母線７（Ｒ）とも称し、Ｓ相の水平母線７を便宜的に水平母線７（Ｓ）とも称し、Ｔ相の水平母線７を便宜的に水平母線７（Ｔ）とも称する。

各垂直母線８は、断面視にてＬ字状に形成されており、Ｌ字の一辺が対応する相の水平母線７に接続され、Ｌ字の他辺がユニット５側に立ち上がった状態で配置されている。このとき、垂直母線８には、他相の水平母線７と接触しないように、また、他相の水平母線７との間の絶縁性を確保するために、水平母線７とオーバーラップする範囲に絶縁性の保護部材９が設けられている。以下、Ｒ相の垂直母線８を便宜的に垂直母線８（Ｒ）とも称し、Ｓ相の垂直母線８を便宜的に垂直母線８（Ｓ）とも称し、Ｔ相の垂直母線８を便宜的に垂直母線８（Ｔ）とも称する。

これらの垂直母線８は、母線バリア１０に収容されている。具体的には、母線バリア１０は、各垂直母線８の後方に位置し、左右方向において垂直母線８の配置範囲を覆う大きさであって、垂直母線８の下端まで延びている平板状のベース板１０ａと、それぞれの垂直母線８の間に位置してベース板１０ａから立ち上がっている複数の平板状の壁部１０ｂとを有している。そして、そして、垂直母線８は、壁部１０ｂによって挟まれた位置に収容されている。

この母線バリア１０は、例えばエンジニアリングプラスチックなどの絶縁材料で形成されており、本実施形態では、強度を確保するために繊維強化プラスチックを採用している。そして、また、本実施形態の場合、母線バリア１０は、各垂直母線８の両側に壁部１０ｂを有しているが、隣り合う垂直母線８の間に壁部１０ｂを有する構造であればよい。

また、各垂直母線８は、壁部１０ｂの先端側つまりは垂直母線８の前側が、母線カバー１１によって覆われている。具体的には、母線カバー１１は、垂直母線８の配置範囲の概ね全体を覆うとともに、概ね垂直母線８の下端側まで延びているカバー板１１ａを有している。そして、各垂直母線８は、そのカバー板１１ａによって覆われている。

この母線カバー１１は、カバー板１１ａの両端に設けられているフランジ部１１ｂによって筐体２内の梁部２ａに固定されている。なお、本実施形態では、垂直母線８の上端側に、母線カバー１１とは別の平板状のカバー部材１２を設けているが、必ずしもカバー部材１２を設ける必要はなく、カバー部材１２で覆っている範囲も母線カバー１１で覆う構成とすることができる。あるいは、カバー部材１２の平板状の部位をカバー板１１ａと見なすこともできる。

この母線カバー１１は、例えばエンジニアリングプラスチックなどの絶縁材料で形成されており、本実施形態では、強度を確保するために繊維強化プラスチックを採用している。また、カバー板１１ａは、基本的に壁部１０ｂの先端との間に隙間が無い状態で配置されるとともに、ユニット５の電極５ａに対応する位置に対応する複数の開口部１１ｃが形成されている。これにより、ユニット５を前方から機器収容室４に押し込むことにより、挟み込みバネ構造の電極５ａが垂直母線８のＬ字の辺を挟み込んで電源供給可能な状態になる。

このように、各垂直母線８は、その周囲が母線バリア１０と母線カバー１１とによって囲まれた状態、つまりは、その周囲が基本的に絶縁されている状態で配置されている。そして、図３に示すように、母線バリア１０と母線カバー１１とによって囲まれている空間内に相間仕切り１３が配置されている。

この相間仕切り１３は、本実施形態では、矢印にて示すように母線カバー１１を取り付ける前に垂直母線８が収容されている空間に挿入される。また、本実施形態では他の垂直母線８が両隣に位置している垂直母線８（Ｓ）を収容している空間内に相間仕切り１３を配置しているが、各垂直母線８を収容している空間にそれぞれ相間仕切り１３を配置することもできる。また、相間仕切り１３には、ユニット５の電極５ａを挿入するための複数の開口部１３ａが形成されている。

この相間仕切り１３は、図４に通常状態として断面視にて示すように、母線カバー１１とは別体に形成されており、空間を形成している壁部１０ｂに沿って平板状に形成されている２つの仕切り板１３ｂと、それぞれの仕切り板１３ｂを接続する平板状の接続板１３ｃとによってＵ字状に形成されている。つまり、相間仕切り１３は、垂直母線８の前方および側方を囲っている。そして、仕切り板１３ｂは、隣り合う垂直母線８間に位置して設けられており、隣り合う垂直母線８間を仕切っている。

この相間仕切り１３は、例えばエンジニアリングプラスチックなどの絶縁材料で形成されており、本実施形態では、ある程度の弾性を持たせるために塩化ビニル材料を採用している。そして、相間仕切り１３は、その幅を壁部１０ｂ間の幅とほぼ同等に設定することにより、壁部１０ｂ間に摺動させて挿入およびある程度の固定をすることが可能となり、取り付けおよび取り外しを容易に行うことができるようになる。また、垂直母線８と直接的に接触しない状態で配置することができる。

また、相間仕切り１３の高さは、ベース板１０ａからカバー板１１ａまでの高さ以下に設定されている。これにより、空間に相間仕切り１３を配置した際にカバー板１１ａが押し上げられてしまうことが防止されている。このとき、相間仕切り１３の高さは、後述するようにカバー板１１ａが変形した際における壁部１０ｂの先端との隙間を塞ぐことができるように設定されていればよい。また、垂直母線８のＬ字の部分よりも長くすることで、垂直母線８と直接的に接触しない状態で配置することができる。より平易には、相間仕切り１３は、その幅と高さが、終了されている空間内で相間仕切り１３が回転してしまわない範囲で設定されていればよい。

次に上記した構成の作用について説明する。
前述のように、閉鎖配電盤１に設けられている異相の母線間にはアークが発生することがある。このとき、上記したように異相の垂直母線８間に絶縁材料で形成した壁部１０ｂを設けるとともに、壁部１０ｂの先端側から各相の垂直母線８を覆う母線カバー１１を設けることにより、異相の垂直母線８間でのアークの発生をある程度抑制することができると考えられる。

ただし、万が一アークが発生した場合には、図３にアーク発生状態として示すように、アーク発生時の空間内の圧力によってカバー板１１ａが押し上げられるように変形し、カバー板１１ａと壁部１０ｂの先端との間に隙間（Ｘ）が生じることになる。そして、その隙間（Ｘ）は、異相の垂直母線８間に絶縁性の物体が存在しない部位を形成することになるため、異相の垂直母線８間の絶縁性が低下することになる。

そして、異相の垂直母線８間の絶縁性が低下すると、アークが継続して発生する要因となるおそれがある。換言すると、隙間（Ｘ）が生じている場合には、その部位における絶縁性が低下していることから、アークが収束せずに繰り返し発生してしまうおそれがあった。そこで、本実施形態では、相間仕切り１３を設けることにより、異相の垂直母線８間の絶縁性が低下することを抑制している。

具体的には、図３のアーク発生状態にて示すように、アーク発生時の空間内の圧力によってカバー板１１ａと壁部１０ｂの先端との間に隙間（Ｘ）が生じる際には、その圧力によって相間仕切り１３も図示上方つまりはカバー板１１ａ側に押し上げられることになる。このとき、相間仕切り１３には、壁部１０ｂに沿った平板状に形成され、絶縁性を有している仕切り板１３ｂが設けられている。

そのため、アーク発生時の圧力によって相間仕切り１３が全体的に押し上げられたとしても、隙間（Ｘ）は、仕切り板１３ｂによって塞がれた状態となる。これにより、隙間（Ｘ）が生じたとしても、異相の垂直母線８間の絶縁性を相間仕切り１３によって確保することができる。そして、異相の垂直母線８間の絶縁性が確保されれば、図３にアーク収束状態として示すように、アークが一旦発生しても、その後に継続してアークが発生することを抑制できる。すなわち、相間仕切り１３を設けることによって、異相の垂直母線８間の絶縁性が低下することを抑制し、アークが継続して発生してしまうことを抑制できる。

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
閉鎖配電盤１は、筐体２と、筐体２内に配置されている複数の水平母線７と、複数の水平母線７にそれぞれ接続されている複数の垂直母線８と、絶縁材料で形成され、ベース板１０ａと、垂直母線８の間に位置してベース板１０ａから立ち上がっている壁部１０ｂとを有する母線バリア１０と、絶縁材料で形成され、複数の垂直母線８を壁部１０ｂの先端側から覆うカバー板１１ａを有する母線カバー１１と、絶縁材料で形成され、隣り合う垂直母線８間に位置する仕切り板１３ａを有し、カバー板１１ａの変形により生じる壁部１０ｂの先端との間の隙間を絶縁する相間仕切り１３と、を備える。

これにより、アークが発生してカバー板１１ａと壁部１０ｂの先端との間に隙間が生じたとしても、その隙間は相間仕切り１３によって塞がれる。これにより、異相の垂直母線８間の絶縁性が低下することが抑制され、アーク発生時における異相の垂直母線８間の絶縁性が確保されることから、アークが継続して発生してしまうことを抑制できる。

また、閉鎖配電盤１の相間仕切り１３は、母線カバー１１と別体に形成されており、壁部１０ｂに沿って平板状に形成されている２つの仕切り板１３ｂと、それぞれの仕切り板１３ｂを接続する平板状の接続板１３ｃとにより断面視にてＵ字状に形成されている。これにより、相間仕切り１３を容易に取り付けることが可能になる。

また、相間仕切り１３を母線バリア１０と母線カバー１１とにより囲まれている空間に配置することにより、筐体２内の構造を大きく変更する必要が無くなるとともに、既設の閉鎖配電盤１に対しても容易に取り付けることができる。このとき、挿入されている相間仕切り１３は、空間内に移動可能な状態で、また、垂直母線８の全長に渡る長さで配置されている。そのため、相間仕切り１３は、アーク発生時に圧力が生じても、自身が移動することによりその圧力が緩和されることから、また、カバー板１１ａと広い面積で接触していることから圧力が分散されることから、比較的柔軟性を有する構造であっても破損するおそれを低減することができる。

また、筐体２と、筐体２内に配置されている複数の水平母線７と、複数の水平母線７にそれぞれ接続されている複数の垂直母線８と、絶縁材料で形成され、ベース板１０ａと、垂直母線８の間に位置してベース板１０ａから立ち上がっている壁部１０ｂとを有する母線バリア１０と、絶縁材料で形成され、複数の垂直母線８を壁部１０ｂの先端側から覆うカバー板１１ａを有する母線カバー１１と、を有する閉鎖配電盤１に設けられ、絶縁材料で形成されていて、カバー板１１ａの変形により生じる壁部１０ｂの先端との間の隙間を絶縁する仕切り板１３ｂを有する相間仕切り１３によっても、異相の垂直母線８間の絶縁性が低下することが抑制され、アーク発生時における異相の垂直母線８間の絶縁性が確保されることから、アークが継続して発生してしまうことを抑制できる。

さて、ここまでは母線カバー１１とは別体で相間仕切り１３を設ける構成としたが、相間仕切り１３は、母線カバー１１と一体に形成することもできる。例えば、図５に示すように、相間仕切り１３は、ベース板１０ａから壁部１０ｂに沿って立ち上がっている仕切り板１３ｂによって、母線カバー１１と一体に形成することができる。なお、図５では、両隣に異相の垂直母線８が存在する中央の空間内に仕切り板１３ｂを設けているが、上記したようにアーク発生時の隙間を塞ぐことができる位置であればよい。また、各空間内に位置させてそれぞれ仕切り板１３ｂを設ける構成とすることもできる。

このように母線カバー１１と相間仕切り１３とを一体型にした構成によっても、異相の垂直母線８間の絶縁性が低下することが抑制され、アーク発生時における異相の垂直母線８間の絶縁性が確保されることから、アークが継続して発生してしまうことを抑制できる。この場合、仕切り板１３ａを、Ｒ相の垂直母線８（Ｒ）が収容されている空間とＴ相の垂直母線８（Ｔ）が収容されている空間とに位置させることもできる。

また、図４および図５では、説明の簡略化のために壁部１０ｂの先端側を矩形状に示しているが、主に製造上の理由から、壁部１０ｂは、先端側の図示両側が面取りされた状態であって、且つ、壁部１０ｂが先端側に向かって先細りの形状となっている。そのため、アーク発生時の圧力によってＵ字状の相間仕切り１３の仕切り板１３ａや一体型の相間仕切り１３の仕切り板１３ａが図示上方に移動した後に元の位置に戻る際、仕切り板１３ａが壁部の先端に引っ掛かったりすることが防止されている。

実施形態では相間仕切り１３を空間内に挿入する構成を例示したが、相間仕切り１３は、強度を確保できる材料や厚みなどを適宜設定することにより、ベース板１０ａや壁部１０ｂあるいはカバー板１１ａに固定したり、その下端を筐体２内の構造物に載置して位置を固定したりする構成とすることもできる。例えば相間仕切り１３の位置を固定した場合には、アークが発生しても相間仕切り１３が移動しないことから、壁部１０ｂの先端との間に隙間ができたとしても、実施形態と同様に異相の垂直母線８間の絶縁性を確保することができる。また、相間仕切り１３をカバー板１１ａに固定した場合には、アークが発生した際に相間仕切り１３が移動するものの、仕切り板１３ｂにより隙間が塞がれた状態とすることができるため、実施形態と同様に異相の垂直母線８間の絶縁性を確保することができる。

実施形態ではＲ相、Ｓ相、Ｔ相の三相分の母線を備える構成を例示したが、例えば中点相用の母線を設けたり、各相について複数の水平母線７や垂直母線８を設けたりする構成などの場合にも、実施形態で説明した相間仕切り１３を設けることにより、異相の垂直母線８間の絶縁性が低下することが抑制され、アーク発生時における異相の垂直母線８間の絶縁性が確保されることから、アークが継続して発生してしまうことを抑制できる。その場合、閉鎖配電盤１に複数の相間仕切り１３を設けたり、一体型であれば仕切り板１３ｂの数を増やしたりする構成とすることができる。

実施形態では両隣に他の垂直母線８が位置しているＳ相の垂直母線８（Ｓ）が収容されている空間内にＵ字状の相間仕切り１３を設けた例を示したが、Ｒ相の垂直母線８（Ｒ）が収容されている空間とＴ相の垂直母線８（Ｔ）が収容されている空間とにＵ字状の相間仕切り１３を設ける構成とすることもできる。すなわち、相間仕切り１３は、隣り合う垂直母線８間に仕切り板１３ａが位置するように配置することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は閉鎖配電盤、２は筐体、７は水平母線、８は垂直母線、１０は母線バリア、１０ａはベース板、１０ｂは壁部、１１は母線カバー、１１ａはカバー板、１３は相間仕切り、１３ｂは仕切り板、１３ｃは接続板を示す。

Claims (4)

1. 筐体と、
   前記筐体内に配置されている複数の水平母線と、
   複数の前記水平母線にそれぞれ接続されている複数の垂直母線と、
   絶縁材料で形成され、ベース板と、前記垂直母線の間に位置して前記ベース板から立ち上がっている壁部とを有する母線バリアと、
   絶縁材料で形成され、複数の前記垂直母線を前記壁部の先端側から覆うカバー板を有する母線カバーと、
   絶縁材料で形成され、隣り合う前記垂直母線間に位置する仕切り板を有し、前記カバー板の変形により生じる前記壁部の先端との間の隙間を絶縁する相間仕切りと、
   を備える閉鎖配電盤。
2. 前記相間仕切りは、前記母線カバーと別体に形成されており、前記壁部に沿って平板状に形成されている２つの前記仕切り板と、それぞれの前記仕切り板を接続する平板状の接続板とにより断面視にてＵ字状に形成されていて、前記母線バリアと前記母線カバーとにより囲まれている空間に配置されている請求項１記載の閉鎖配電盤。
3. 前記相間仕切りは、前記母線カバーと一体に形成されており、前記ベース板から前記壁部に沿って立ち上がっている前記仕切り板を有している請求項１記載の閉鎖配電盤。
4. 筐体と、前記筐体内に配置されている複数の水平母線と、複数の前記水平母線にそれぞれ接続されている複数の垂直母線と、絶縁材料で形成され、ベース板と、前記垂直母線の間に位置して前記ベース板から立ち上がっている壁部とを有する母線バリアと、絶縁材料で形成され、複数の前記垂直母線を前記壁部の先端側から覆うカバー板を有する母線カバーと、を有する閉鎖配電盤に設けられ、
   絶縁材料で形成され、隣り合う前記垂直母線間に位置する仕切り板を有し、前記カバー板の変形により生じる前記壁部の先端との間の隙間を絶縁する仕切り板を有する相間仕切り。

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