(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のリード線及びそのリード線を電源ケーブルに接続する接続端子を覆うように上記回転電機に装着された端子箱であって、
上記端子箱のうち、上記回転電機のリード線引き出し部が設けられている側面に対向するとともにその側面から離間している側壁に、
その避圧板の面積Ａと上記端子箱の容積Ｖとの比Ａ／Ｖの値が０．２以上となる面積を有する避圧板が取り付けられた放圧装置が設けられていることを特徴とする回転電機の端子箱。
【請求項２】
回転電機のリード線及びそのリード線を電源ケーブルに接続する接続端子を覆うように上記回転電機に装着された端子箱であって、
上記端子箱の側壁には、避圧板が取り付けられた放圧装置と、当該放圧装置の避圧板の外周部分から当該避圧板を囲うように延設された筒状の保護カバーと、当該保護カバーの先端開口部分に設けられて前記避圧板の破片や前記端子箱の内部の構成部材が遠方に飛散しないようにする保護網と、が設けられていることを特徴とする回転電機の端子箱。
【請求項３】
上記放圧装置の避圧板の少なくとも一面にワニスまたはレジン等を塗布したことを特徴とする請求項１または２に記載した回転電機の端子箱。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の端子箱に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転電機においては、その回転電機のリード線と電源ケーブルとの接続部を端子箱によって覆い、端子部分への人体の接触および雨水や異物の侵入を防ぎ、感電や相間短絡等の事故を防ぐことが行われている。
【０００３】
図６は、回転電機本体に端子箱を取付けた状態を示す斜視図、図７は上記端子箱部の断面図であって、回転電機本体１の側壁に容器状の端子箱２が取付けられ、その端子箱２内においてリード線引き込み部３より引き込まれているリード線４を端子５を介して電源ケーブル６に接続し、その接続部を上記端子箱２により覆うようにしてある。通常端子箱２内では、各相のリード線４、端子５および電源ケーブル６は接続後に絶縁処理を施されているので、各相間の絶縁性は保持されている。
【０００４】
しかしながら、絶縁処理材が剥がれ落ちる等といった何らかの異常な要因により、各相間の絶縁性が失われた場合、相間短絡に至る恐れがある。相間短絡事故が発生すると、その端子間にアーク放電が生じ、その際に発生する熱によってアークの周囲における空気が瞬時かつ極めて急激に膨張するために、端子箱２の内部圧力が急上昇する。この場合、内部圧力上昇により端子箱２が破損し、膨張したガスやアーク、および端子箱の構成材が飛散・噴出して、周辺の機器、および人身に危害を及ぼすこととなる。
【０００５】
これらの問題を防ぐ為に、従来技術として端子箱に放圧装置を取付けることが行われている。この従来の一般的な回転電機の避圧板付きの端子箱の構成と機能について、図８を参照して説明する。図８において、本体部分２ａとカバー部分２ｂからなる端子箱２は、回転電機本体１に取付けられ、リード線引き込み部３から引き込まれたリード線４および電源ケーブル６との接続のための端子５を覆っている。接続部が揺れないよう、リード線４および電源ケーブル６の少なくともどちらか一方を保持するために、固定クランプ７を設ける場合もある。８はカバー部分２ｂを本体部分２ａに取付けるための取付ボルトである。
【０００６】
上記放圧装置９は端子箱２の何れかの壁面に取付けられており、板状の避圧板１０と額縁状の押え板１１および固定ボルト１２によって構成されている。端子箱２の避圧板１０の取付部には避圧板１０よりひと回り小さい穴２ｃが形成されており、避圧板１０の強度は端子箱２の他の壁面よりも小さくなっている。
【０００７】
しかして、相間短絡事故等の原因によりアークが発生し、端子箱２の内部圧力が上昇した場合、端子箱２の他の構成材が破損するよりも前に避圧板１０が破裂し、内部圧力を放圧させることにより、端子箱全体の破壊損傷、飛散を防ぐことができる。
【０００８】
上述のほか、放圧装置を有する回転電機の端子箱の従来例としては実公昭６２−６８４０号公報記載のように、避圧板が回転電機本体の内部に破裂する構成にしたものも提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の図８に示すようなものにおいては、周囲の機器や人身への危害を防止するのに不十分な点がある。
【００１０】
すなわち、回転電機の多くは、他の機械と組み合わせて使用する構成上、人が歩き回るのとほぼ同じ高さ位置に設置されているので、回転電機の側面に設けられることの多い端子箱も、人身とほぼ同じ高さ位置に配置される可能性が非常に高い。したがって、もし端子箱に取付けられた避圧板のすぐ脇に人が居た場合、短絡事故等で避圧板が作用すると、開口部から出たガスやアークが直接人身に向かうため、危険性が大きい等の問題がある。
【００１１】
配電盤や開閉器は、回転電機の端子箱よりもその構造が概して複雑で、内部に隔壁や機器取付用の補強材や柱を備えている場合が多いが、回転電機の端子箱は図８にも示したように、本体の構成はごく単純であり、また安価であることが求められる場合が多い。よって、回転電機の端子箱と配電盤や開閉器等とでは、その筐体の強度が大きく異なっており、一般的には回転電機の端子箱の方が筐体の強度が小さい。
【００１２】
以上のことから、回転電機の端子箱に放圧装置を設ける場合、内部圧力により端子箱本体が破損するよりも前に、避圧板が短時間で瞬時かつ一気に破裂し、膨張ガスを速やかに排出することに留意しなければならない。また、図８に示した従来の放圧装置付の回転電機の端子箱の避圧板においては、端子箱の内圧が上昇し避圧板が破裂した際に、破裂した避圧板の破片や端子箱の構成材が飛散して、周辺の機器および人身に危害を及ぼすという課題に対する考慮が不十分という問題があった。
【００１３】
さらに、実公昭６２−６８４０号公報記載の回転電機の端子箱では、避圧板が回転電機本体の内部に破裂する構成としているため、相間短絡事故の際、避圧板の破片や端子箱の構成材が、周辺の機器および人身に向かって直接飛散し危害を及ぼすということはない。しかしながら、この例を採用する場合、端子箱、回転電機本体の双方の取付部を、放圧装置がない通常の製品よりも大きくし、特別の寸法形状とする必要があり、例えば既存の回転電機に対し改善を実施することが困難という問題がある。
【００１４】
更に、図８の従来例において、内圧上昇時に避圧板が容易に破裂することを目的に、板厚を薄くする等して避圧板の強度を小さくした場合、物が当たる等の外的要因によって、簡単に避圧板が割れてしまうという課題があった。
【００１５】
回転電機の規格には、例えばＡＳ２３８０−１（１９８９）の第５．２．１項のような規定がある。その具体的な内容は例えば「装置の最も脆弱な部分に対し、先端が２５ｍｍの半球で質量が１ｋｇの物体を７０ｃｍの高さから落下させて当てても、破損しないこと」といった、いわゆる衝撃試験に関するもので、当然その数値は使用条件により異なってくる。ここで挙げた例は国際規格ではない故に、「どの部分に物が当っても壊れないこと」という仕様の有無は、製造者と使用者間の協議結果によるが、こうした要求があった場合、図８の従来例で示した避圧板のみの構造では、外側からの負荷に対し弱く、すぐに割れてしまうという問題があった。逆にもし避圧板の強度を外的負荷に耐えられるように強くすれば、端子箱の内圧上昇時に即座に避圧板が破裂しなくなってしまい、本来の機能を果たさなくなる。
【００１６】
本発明は、このような点に鑑み、回転電機の端子箱において相間短絡アークが発生した際、放圧装置の働きにより内圧上昇を原因とする端子箱構成材の破損・飛散を防止するのみならず、放圧時はアークの噴出や端子箱の構成材等の飛散により周囲の機器あるいは人身に及ぼす危害を減らし、安全性が高い端子箱を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、回転電機のリード線及びそのリード線を電源ケーブルに接続する接続端子を覆うように上記回転電機に装着された端子箱であって、
上記端子箱のうち、上記回転電機のリード線引き出し部が設けられている側面に対向するとともにその側面から離間している側壁に、
その避圧板の面積Ａと上記端子箱の容積Ｖとの比Ａ／Ｖの値が０．２以上となる面積を有する避圧板が取り付けられた放圧装置が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る発明は、回転電機のリード線及びそのリード線を電源ケーブルに接続する接続端子を覆うように上記回転電機に装着された端子箱であって、
上記端子箱の側壁には、避圧板が取り付けられた放圧装置と、当該放圧装置の避圧板の外周部分から当該避圧板を囲うように延設された筒状の保護カバーと、当該保護カバーの先端開口部分に設けられて前記避圧板の破片や前記端子箱の内部の構成部材が遠方に飛散しないようにする保護網と、が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、上記放圧装置の避圧板の少なくとも一面にワニスまたはレジン等を塗布したことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照した本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、回転電機本体１の側壁に、本体部分２ａとカバー部分２ｂからなる容器状の端子箱２が取付けられており、その端子箱２内においてリード線引き込み部３より引き込まれているリード線４を端子５を介して電源ケーブル６に接続し、その接続部を上記端子箱２により覆うようにしてある。
【００２１】
放圧装置９は図８の従来例のように端子箱の任意の位置ではなく、前記回転電機１のリード線引き出し部１ａが設けられている側面側と対向するとともに上記回転電機の側面から離間している側壁に取り付けられている。また避圧板１０を大きくし、破裂時には大きな開口面積を形成するようになっている。
【００２２】
端子５または他の導電部分において相間短絡が発生（例えばＵ、Ｖ相の短絡）すると、従来例で述べたと同様にアーク放電により端子箱２の内部圧力が急激に上昇する。このとき、上で述べた従来例と本発明との違いにより、より低い内圧上昇で、かつ相間短絡発生からより短時間で避圧板１０が破裂する。こうして、端子箱２は場合によっては多少変形するものの、端子箱２の押え板１１や取付ボルト１２が飛散したり、端子箱２が大きく変形して端子箱カバー取付部の隙間が拡がりそこからアークが大きく噴出したり、端子箱２が破損したりすることなく、即ち放圧装置が正常に機能して、端子箱２の内圧が放圧される。しかも、避圧板等の破片は人が入ることができない回転電機本体１と端子箱２との間に飛散するので、人身事故等の発生を防止することができる。
【００２３】
本発明の作用効果を確認するため、以下の試験を行った。
【００２４】
供試品として用いた端子箱２は図１に準ずる形状で、その寸法は表１の通りであり、壁面の材料や板厚、また蓋との結合部など各部の強度が、従来から一般用に製作されてきた端子箱と同等とした。また比較のため各部の寸法や板厚や結合部のボルトの強度などを、従来品と大きく異ならない程度に若干変化させた供試品も用いた。更に避圧板１０の開口面積を大小に変化させたり、避圧板１０の取付位置を変化させた供試品を幾つか準備し、一般的な設置状況、使用状況の下で事故発生時に想定される短絡条件にて、実際に相間短絡試験を実施した。
【００２５】
【表１】
0004035342.tif 000002
【００２６】
実験の主な結果を、端子箱の容積Ｖ、避圧板の開口部面積Ａと、放圧装置が正常に機能する、しない、との関係をまとめたものを図２に示す。図２に見られるように、放圧装置が正常に機能する条件を「Ａ／Ｖ≧Ｃ  （Ｃ：定数）」と数式化することが出来る。具体例として表１の寸法の端子箱においては、今回の試験では、面積Ａ、容積Ｖの単位を各々ｍ２、ｍ３として、Ａ／Ｖが０．２より小さくなると、放圧装置は正常に機能しなかった。以上のことから、避圧板の開口面積を大きくするほど、Ａ／Ｖの値が大きくなり、安全性が高まることが示された。
【００２７】
また、放圧装置の取付位置だけを変え、他を同一条件とした試験を行った結果、回転電機１のリード線引き出し部１ａが設けられている側面と対向するとともに上記回転電機の側面から離間した側壁に放圧装置９を取付けた場合に比べ、それ以外の側の面に取付けた場合は、避圧板の破片や端子箱の構成材が、より遠くに飛散していた。以上のことから、回転電機１のリード線引き出し部１ａが設けられている側面と対向するとともに上記回転電機の側面から離間している端子箱側壁に放圧装置を取付けることで、より安全性が高まることが示された。
【００２８】
よって以上の結果から明らかなように、本実施の形態によれば上述の状況において、内部圧力により端子箱本体が破損するよりも前に避圧板が短時間で瞬時かつ一気に破裂し、膨張ガスを速やかに排出することができ、かつ周囲に対する危害をより少なくできるので、従来の端子箱よりも安全性を高めることができる。
【００２９】
なお、本発明の実施の形態においては、放圧装置以外の部分の構造は従来の端子箱とほぼ同等でよいことから、回転電機本体と端子箱の取付部分が既存の端子箱と同一形状でよいため、既存の回転電機に対し本発明の端子箱を取り付ける改善が容易である。
【００３０】
また上述までの説明では、本発明の端子箱を新たに製作することを前提としているが、放圧装置以外の部分の構造は従来の端子箱とほぼ同等でよいことから、既存の端子箱に対し本発明の実施の形態に沿って放圧装置を取付ける改造を行うことによっても、本発明の目的を果たすことが出来る。
【００３１】
また、避圧板１０は板状でなく膜状としてもよい。また、端子箱１と避圧板１０との間、および避圧板１０と押え板１１との間には、防水、防塵のためにパッキンを挿入するかシール材を塗布してもよい。
【００３２】
図３及び図４は、本発明の第２の実施の形態を示す図であって、放圧装置の構成部品である避圧板１０に対し、少なくとも一面にワニスまたはレジン等１３を塗布し乾燥させられている。
【００３３】
しかして、相間短絡事故により端子箱内圧が上昇した場合、圧力を受け避圧板１０が変形すると、塗布し乾燥し固められているワニスまたはレジン等１３の一面に細かく網目状にき裂が入るため、そこを起点に避圧板自体が一気に粉々に破裂し易くなる。よって、より安全性を高めることが出来る。
【００３４】
なお、避圧板にワニスを塗布する際、図４に示すように、避圧板１０の全面に塗布せず中央部のみの塗布としても、同様の効果を得ることが出来る。
【００３５】
さらに、図５は本発明の第３の実施の形態を示す図であって、端子箱２の外側に向かって、避圧板１０の外周部分から避圧板１０を囲う様に筒状の保護カバー１４が設けられており、保護カバー１４の先端の開口部分に、保護網１５が設けられている。そして、端子箱２、保護カバー１４、保護網１５は何れも外からの落下物等の負荷に対し耐えられるだけの構造的強度を持っている。また端子箱２、保護カバー１４は高温に耐えうる熱的な強度も持っている。なお図５では保護カバー１４は避圧板１０の押え板の役割を兼ね備えた構造としているが、これらは別々の部品で構成してもよい。
【００３６】
しかして、相間短絡事故により端子箱２の内圧が上昇した場合、保護カバー１４と保護網１５により、避圧板１０の破片や端子箱内部の構成材の飛散をより少なく抑えられる。
【００３７】
なお、保護網の網目の大きさは、粉々となる避圧板の破片よりも、若干小さい程度とすることで、破片の飛散を更に防ぐことが出来る。但し、端子箱内部で膨張したガスを速やかに排出させるため、網目があまり小さくなり過ぎないようにする。
【００３８】
また、保護カバー１４の向きに配慮し、短絡アーク等を人の居ない方向へ向けることで、事故時に人身に及ぼす危害を更に抑えることもできる。
【００３９】
よって以上の結果から明らかなように、本実施の形態によれば、回転電機の端子箱２に対して「外から落下物がどこに当っても壊れないこと」との仕様を要求された場合でも、保護カバーと保護網により仕様を満足し、かつ放圧装置としての安全性をより高めることが出来る。第２及び第３の実施の形態は、第１の実施の形態と組合わせて用いてもよい。この場合にはさらに安全性を高めることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は回転電機の端子箱において相間短絡アークが発生した際、放圧装置の働きにより内圧上昇を原因とする端子箱構成材の破損・飛散を防止するのみならず、放圧時はアークの噴出や端子箱の構成材等の飛散により周囲の機器あるいは人身に及ぼす危害を減らし、従来の端子箱よりも安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態を示す端子箱の構成図。
【図２】  本発明の第１の実施の形態に対する短絡試験の結果を示す特性図。
【図３】  本発明の第２の実施の形態を示す端子箱の放圧装置の一例を示す図。
【図４】  本発明の第２の実施の形態を示す端子箱の放圧装置の他の例を示す図。
【図５】  本発明の第３の実施の形態を示す端子箱の放圧装置の一例を示す図。
【図６】一般的な回転電機の端子箱取付状態を示す斜視図。
【図７】  従来の回転電機の端子箱の構成図。
【図８】  従来の放圧装置付きの回転電機の端子箱の構成図。
【符号の説明】
１  回転電機本体
２  端子箱
３  リード線引き込み部
４  リード線
５  端子
６  電源ケーブル
７  ケーブル固定クランプ
８  取付ボルト
１０  避圧板
１１  避圧板押え板
１２  避圧板固定ボルト
１３  ワニスまたはレジン等
１４  避圧板保護カバー
１５  避圧板保護網
【図１】
0004035342.tif 000003
【図２】
0004035342.tif 000004
【図３】
0004035342.tif 000005
【図４】
0004035342.tif 000006
【図５】
0004035342.tif 000007
【図６】
0004035342.tif 000008
【図７】
0004035342.tif 000009
【図８】
0004035342.tif 000010