(57)【要約】【課題】受電キュービクルと発電装置とは従来別々に設置され、用地、基礎工事、それに構成部品が２通りになり、原価高、長納期、信頼性及びサービス面から問題があった。発電装置は内部の火災発生に対処するために消防法上不燃専用室に設置する等、耐熱構造上も問題である。【解決手段】受電キュービクル１と発電装置２とを仕切る隔壁４を介して隣接一体化する。隔壁４は２枚の壁１１，１２の間に水１０を介在した断熱構造とする。水１０は発電装置２内の原動機や他の電気機器の冷却水としても利用可能で、その発熱量は内部または外部の放熱器から大気中へ放熱するほか、空気調和装置等の熱源としても利用できる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体の中に、発電装置および電気装置を収納し、発電装置部分とその他の電気装置部分とを、内部の水または冷媒で冷却する水冷隔壁で仕切ることを特徴とするキュービクル形受発電装置。
【請求項２】
請求項１のキュービクル形受発電装置で、水冷隔壁を発電装置冷却器の一部分と兼用させることを特徴とするキュービクル形受発電装置。
【請求項３】
請求項１のキュービクル形受発電装置で、水冷隔壁を電気装置冷却器の一部分と兼用させることを特徴とするキュービクル形受発電装置。
【請求項４】
請求項１のキュービクル形受発電装置で、水冷隔壁を発電装置に付設される廃熱回収装置の一部分と兼用させることを特徴とするキュービクル形受発電装置。
【請求項５】
請求項１のキュービクル形受発電装置で、水冷隔壁内部の水または冷媒を放熱器内で循環させ、水冷隔壁内部の水または冷媒の熱を放熱することを特徴とするキュービクル形受発電装置。
【請求項６】
請求項１のキュービクル形受発電装置で、水冷隔壁内部の水または冷媒をキュービクル形受発電装置の外部に設けられた熱消費設備に供給することを特徴とするキュービクル形受発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力を受電し、それを事業所内の電力負荷に配電するための受配電機器や電気を変換する変圧器や半導体装置等を鋼板製筐体に収納した受電キュービクルと、非常用発電装置等の発電装置とを一体にしたキュービクル形受発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の受電キュービクルは電力会社等より電力を受電し、種々の外部負荷に給電するため、電路を切り離す遮断器や開閉器、電圧を変換する変圧器、電気の質を変換する半導体装置等の機器が筐体の中に収納されている電気装置である。
【０００３】
ビルジングや病院、ホテル等保安上停電が許されない需要家は、非常用発電装置の設置が義務つけられており、またエネルギー使用の合理化を図る目的から設置される発電装置も多い。発電装置も単に電力を発生するだけでなく、同時に発生する熱も利用するコゼネレーシヨン方式が増加している。
【０００４】
これらの発電装置は不燃性の独立した囲いの中に設置され、別の場所にある受電キュービクルとは地中に敷設された電力ケーブル等で接続されている。これら２つの装置は通常別別のメーカーで設計、製作されるので、仕様や部品等の共通性がなく、接続時は両方の仕様を整合させるための特別な接続装置を必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、受電キュービクルと発電装置とはメーカーが別別で、個々に設計し、仕様も異なり、単独製品なので多機能的で装置も複雑なため、製品価格が高く、これを別別の場所で独立して設置するので、広い据付面積と独立した基礎、それに接続のためのケーブルとその埋設のためのピットを必要とし、全体として多額の設備費用と長い工期とを必要とする。
【０００６】
また２つの場所で別別の異なった仕様のため、２種類の予備部品の準備等保守点検にも手間を要し、かつ仕様の異なった両者の接続のため特別な装置を設置する等、費用と時間とを必要とする。
【０００７】
発電設備には消防法上の規制があり、防火のため不燃専用室とし、換気装置の設置も必要である。受電装置と一体化するためにはこれらの規制を守るとともに、発電装置出火時の高温度が他の部分に影響しないようにする必要がある。
【０００８】
受電キュービクル及び発電装置内に収納する原動機や種々の電気機器は運転時発熱するので、それらの冷却や排熱の処理が必要である。
【０００９】
本発明は以上のような課題を解決するためのもので、その目的とするところは、両者を統一した仕様、設計とし、重複している共通部分を共用しながら一体化して、小型軽量、特別な接続装置及びケーブルが不要で、安価で保守効率がよく、あらゆる分野の発電装置への適用が可能な、キュービクル形受発電装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段として、本発明のキュービクル形受発電装置は、前記受電キュービクルと発電装置両者を、同一設計仕様とし、重複したり余分に具備している機能を統合整理し、結果として重複する不必要な部品をなくし、隣接一体化するのが本発明の骨子である。
【００１１】
しかし、隣接一体化するためには、発電設備の消防法上の規制に適合する必要がある。このため、発電装置を収納する部分と前記受電キュービクル部分とを仕切る隔壁を、熱を絶縁する構造とし、発電装置火災のときの高熱が受電キュービクル側に伝わらないようにする。このような熱絶縁構造を介在させて、両者を一体化するとともに、電線はこの隔壁を貫通して両者を接続するので特別なケーブルとかピット等の必要はない。
【００１２】
発電装置と受電キュービクルとを同一設計仕様にしたことで、従来からの発電装置のうちの発電電力を外部に送出する部分と従来の受電キュービクルの発電電力受け入れ部分との統合が可能となり、両装置のその他の部分でも部品の共用化標準化が可能となり、小型化、保守性の向上につながる。
【００１３】
隔壁は、内部に水を満たした水冷構造にし、内部の水は原動機の冷却水としても利用する。このため、原動機が従来持っていた冷却器は不要になり、冷却水の容積や冷却面積も増加するので、冷却効果も向上し、結果として原動機の温度が下がりその効率も向上する。
【００１４】
原動機に限らず、変圧器その他の発熱する機器の冷却にも隔壁内部の水が利用できる。この冷却熱量が大きく隔壁の温度上昇が過大なときは、冷却水を温水として外部に導出して、空気調和装置やその他の熱使用機器として利用できるほか、冷却塔など大容量の放熱器で外部に放出することもできる。
【００１５】
発電装置内部の換気及び受電キュービクル内部の冷却のために発電装置上部に排気フアンを設置して、受電キュービクルおよび発電装置内それに隔壁部分に空気を流通させる。冷却熱量が小さいときは隔壁上部にその冷却水を循環させる放熱器を設け、前記の排気フアンによる流通空気によって冷却する。
【００１６】
隔壁は内部の水で冷却する水冷構造のため断熱効果が大きく、火災のとき、たとえ内部の水が沸騰しても隔壁の温度は１００度より大きく上昇しないので、受電キュービクル側の機器が焼損する心配はない。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のキュービクル形受発電装置は、以前は２カ所に分散設置していた受電キュービクル、発電装置を１カ所にまとめることができ、設置面積の大幅な縮小、基礎の共用化、２カ所間を接続するためのケーブルやそれを収納するためのピット等が不要になり、設備費用、工事費用を大幅に低減、工期も短縮することができる。
【００１８】
又工場で製作のさいも、部品や製造方法の標準化が可能になり、信頼性が向上し、製造原価を低減させる効果があり、冷却効果もよくなるので原動機やその他の機器の効率も向上する。なによりも水を介在させるので、断熱性が格段によくなり、安全性が向上する。
【００１９】
保守点検面からは、部品数の削減、標準化のため、および場所が１カ所に集約されるため、手間と費用を低減させ、信頼性も向上させることができる。
【００２０】
隔壁内部の水の熱量は温湯にして外部に導出し空気調和装置等のために有効に利用できるほか、冷却塔塔の放熱器で外気に放出することもできる。これらの方法によって、発電設備や受電設備が大容量化して冷却熱量が大きくなっても、空気調和装置や放熱器の容量を大きくすることにより容易に対応ができ、大型設備や複数発電機を１個のキュービクル内に設置することが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明を具体化した好ましい実施の形態について説明する。ここに図１は従来のこれらの装置の概略構成図、図２，図３、図４は本発明の実施の形態例を示す。即ち、図２は本発明のキュービクル形受発電装置の概略の構成図、図３は発電装置をその他の電気装置から断熱する仕切部分の概略断面図、図４はキュービクル形受発電装置内部から発生した熱を空気調和装置で利用した実施例である。
【００２２】
従来の構成を示す図１において、１は受電キュービクルで、受電した高圧電気を種々な電気へ変換して、電灯や動力などの負荷へ配電するための電気機器を鋼板の筺体に収納した電気装置である。２は発電装置で、デイーゼルエンジン等の原動機とこれに連結された発電機、それにこれらを制御する制御盤、発生した電気を外部に送出するための制御盤等を鋼板の筺体に収納した装置である。発電装置は電気需要家が停電の際防災上必要な電源を確保する法規上の義務があるとき、停電で損害を蒙るとき、電気料金低減の目的等で設置される。
【００２３】
従来図１で、受電キュービクル１と発電装置２とは別々の場所に離れて設置され、両者は接続ケーブル３で連結されていた。このために別々の場所を確保し、基礎工事等の工事も別々で、接続ケーブル３も両者間に敷設されたコンクリートのピットの中に収納する等、多額の費用がかかり、工期も長かった。
【００２４】
本発明は図２のように、受電キュービクル１と発電装置２とを隣接一体化してキュービクル形受発電装置とするもので、土地、基礎工事等が１カ所ですむほか、接続ケーブルも上記キュービクル内に電線を貫通させることで省略することができる。
【００２５】
しかし、発電装置２は消防法上の制約から、不燃専用室内に発電機等を設置し、発電機等が火災のときは延焼拡大防止のための手段を講ずる必要がある。特に高圧電気を導入し、電圧を変える変圧器を内蔵している受電キュービクルに図２のように発電装置を隣接させるときは特別に考慮する必要がある。
【００２６】
本発明の実施例である図３は、発電装置２と受電キュービクル１との間に水冷隔壁４を設けて断熱する例を図示している。即ち、発電装置２内で発生した火災等の高熱を受電キュービクル１に伝達させないため、発電装置２と受電キュービクル１とを仕切る隔壁４を、例えば鋼板製の壁１１，１２を対峙させ、両者の間に水１０を充満させる構造にする。隔壁４を構成する水層や板の厚さは温度、熱量等の条件から決定する。発電装置２の他の内面は従来と同様、不燃材料２０を張りつける。
【００２７】
発電装置２の火災の際の熱は壁１２から水１０に伝熱し水１０の温度を上昇させ、火災が長時間になると水１０は沸騰するが、受電キュービクル側の壁１１の温度は１００度より大きくは超過せず、内部の機器は過熱しない。
【００２８】
水１０は外部から供給してもよいが、発電装置２内の原動機２１は通常は水で冷却する放熱器と組み合わされていることに着目して、隔壁４を原動機２１の放熱器として利用する。図３は隔壁４内の水１０を２４ａ，２４ｂの水管を通じて原動機２１内に導入し、その冷却水として使用し、その放熱は冷却水１０の循環経路に設けられた放熱器５によって排気中に放熱する例である。
【００２９】
この排気は受電キュービクルに設けられた入気孔１５より導入され、受配電機器１３，変電機器１４を冷却し、放熱器５を経由して排気フアン６によっで外部に排出される。排気フアン６はまた、入気孔２５より導入され、発電装置内部を換気し排気孔２６を通じた排気をも負担する。
【００３０】
原動機２１が大容量に、または台数が多くなってその発熱量が放熱器５の能力を超過するときは、図４に示すように、その発熱のため温度が上昇した水１０を温水管７ａ，７ｂを経由して外部に導き、たとえば空気調和装置８に導入して室内の冷暖房に利用する方法がある。空気調和装置の代わりに、他の熱使用機器にも適用でき、冷却塔などの放熱装置によって、空気中に放熱することもできる。また水１０は変圧器や半導体装置等の変電機器１４の冷却にも利用可能である。
【００３１】
水１０の容積、放熱装置５等の放熱量等を変化させれば、本発明の受発電装置の容量の変化に対応可能である。以上説明したように、この水冷隔壁方式は小型で簡単な構造でありながら断熱に対してほぼ完全であり、発生した熱の利用にしても多様性があるなど多くの特徴をもっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来製品の全体の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の全体の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の１例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の１例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・受電キュービクル
２・・・発電装置
３・・・接続ケーブル
４・・・隔壁
５・・・放熱器
６・・・排気フアン
７ａ・・・温水管
７ｂ・・・温水管
８・・・空気調和装置
１０・・・水
１１・・・壁
１２・・・壁
１３・・・受配電機器
１４・・・変電機器
１５・・・入気孔
２０・・・不燃材料
２１・・・原動機
２２・・・排気管
２３・・・消音器
２４ａ・・・水管
２４ｂ・・・水管
２５・・・入気孔
２６・・・排気孔
【図１】
2005020977.tif 000003
【図２】
2005020977.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005020977.tif 000006