JP2005123398A - 変圧器鉄心分解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率よくコストを掛けずに変圧器の矩形環状鉄心を分解することができる変圧器鉄心分解装置を提供する。
【解決手段】 複数の矩形の薄鋼板（３）を矩形環状に組み合わせて積層した矩形環状鉄心（２）を薄鋼板（３）に分解する変圧器鉄心分解装置（１）であって、矩形環状鉄心（２）の中央を貫通する矩形の開口（５）に嵌合する先細のテーパを付けた嵌入部材（２０）と、矩形環状鉄心（２）の一方の矩形環状面（４）を支持する鉄心支持手段（１４）と、嵌入部材（２０）をその先端から開口（５）に圧入させる油圧シリンダ（１７）とを有している。油圧シリンダ（１７）は、鉄心支持手段（１４）が矩形環状鉄心（２）の一方の矩形環状面（４）を支持したとき、該一方の矩形環状面（４）の反対側から嵌入部材（２０）を開口（５）に圧入し、嵌入部材（２０）は、開口（５）を内側から押し広げることにより、矩形環状鉄心（２）を複数の矩形の薄鋼板（３）に分解する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、変圧器の鉄心を分解するための変圧器鉄心分解装置に関する。

一般に、発電所から電線を通してビルや家屋に供給される電力は、電柱等に設置されている変圧器によって適当な電圧（例えば、１００Ｖ）に調整されている。

変圧器は、電磁誘導現象を利用して交流電圧を昇降させる装置で、軟磁性材料（例えば、ケイ素鋼など）の薄板（以下「薄鋼板」という。）を積層した環状の鉄心と、その鉄心に巻かれた銅線等のコイルとからなる。鉄心は、電磁誘導を繰り返すうちに、磁束に対して垂直な渦電流が流れることで発熱して、電力の熱損失を引き起こす。鉄心の薄鋼板の積層構造は、この渦電流による熱損失を軽減するためのものである。しかしながら、変圧器は、大容量になるほど発熱が激しくなるため、従来、電気絶縁と冷却とを兼ねて、絶縁油を入れた容器に鉄心とコイルとを浸した油入変圧器が使われてきた。

油入変圧器の絶縁油としては、化学的安定性、絶縁性、不燃性、粘着性などに優れたＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）を含んだ油（以下「ＰＣＢ油」という。）が多用されている。ＰＣＢ油は、変圧器やコンデンサの絶縁油としての利用が中心であるが、ヒーターや乾燥機の熱媒体、電線や樹脂の可塑剤、塗料や感圧紙（ノンカーボン紙）の溶剤、農薬の効力延長剤などとしても利用されてきた。

しかしながら、ＰＣＢは、人体にも悪影響を及ぼす環境汚染物質であることが判明したため、多くの事業所では、廃ＰＣＢ油やＰＣＢを含む電気機器の保管を余儀なくされている。さらに、ＰＣＢは、１９７２年に製造や輸入が禁止されたが、変圧器やコンデンサに用いられる絶縁油等の密閉して使用されるＰＣＢについては、装置の耐用年数が経過するまでは使用が許されている。これにより現在もなお、高濃度ＰＣＢを含んだ多くの変圧器やコンデンサが使用され続けている。

廃変圧器の処理方法は、かつては、変圧器をタンクから取り出した後、絶縁物及び絶縁油を焼却し、残りの鉄心とコイルとを有価物として回収していた。しかしながら、ＰＣＢを含む絶縁油の焼却処理は、燃焼温度が適切に管理されない場合に、さらに有毒なダイオキシンが発生することがあるため、現在では殆ど行われていない。

油入変圧器の絶縁油は、鉄心の積層の間とコイルの内部にまで浸透しており、絶縁油を完全に除去するためには、鉄心とコイルとを分離した後、鉄心の薄鋼板とコイルとを別々に洗浄する必要がある。変圧器の鉄心とコイルとは、ガス切断、高速回転砥石、ディスクソー、ハンドソー、又はせん断刃などによってコイルを切断して分離される。

変圧器の鉄心には、矩形の薄鋼板を環状に湾曲して積層したもの（以下「巻鉄心」という。）と、矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせて積層したもの（以下「矩形環状鉄心」という。）とがあり、柱上変圧器にはもっぱらこの矩形環状鉄心が用いられている。これらの鉄心は、ワニスと呼ばれるニスによって絶縁と薄鋼板の固着とを兼ねて表面が固められており、薄鋼板を一枚ずつ洗浄するために鉄心を分解する作業が必要である。

そこで、巻鉄心を形成する薄鋼板を自動的に分離させることができる技術として「巻鉄心自動分離方法及び装置」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、巻鉄心を形成している環状に湾曲して積層した各薄鋼板の継ぎ目が、巻鉄心の一部に集中していることを利用して、この継ぎ目の部分から巻鉄心の環を解き、継ぎ目の部分に現れた薄鋼板の積層の隙間に「鉄心分離板」という板を挿入することによって、積層した薄鋼板を一枚ずつ順に分離している。

特開平９−１３４８３４号公報

しかしながら、上記の技術は、巻鉄心を形成する薄鋼板を一枚ずつ順に分離するため、作業効率が悪く、薄鋼板を一枚ずつ確実に分離させるための制御にも大きなコストが掛かる。さらに、上記の技術では、矩形環状鉄心を分解をすることができない。

本発明の目的は、効率よくコストを掛けずに変圧器の矩形環状鉄心を分解することができる変圧器鉄心分解装置を提供することである。

本発明は、複数の矩形の薄鋼板（例えば、後述の薄鋼板３）を矩形環状に組み合わせて積層した変圧器鉄心（例えば、後述の矩形環状鉄心２）を前記薄鋼板に分解する変圧器鉄心分解装置であって、前記変圧器鉄心の中央を貫通する矩形の開口（例えば、後述の開口５）に嵌合する先細のテーパを付けた嵌入部材（例えば、後述の嵌入部材２０）と、前記変圧器鉄心の一方の矩形環状面（例えば、後述の矩形環状面４）を支持する鉄心支持手段（例えば、後述の鉄心支持部材１４）と、前記嵌入部材をその先端から前記開口に圧入させる圧入手段（例えば、後述の油圧シリンダ１７）とを有し、前記圧入手段は、前記鉄心支持手段が前記変圧器鉄心の一方の矩形環状面を支持したとき、該一方の矩形環状面の反対側から前記嵌入部材を前記開口に圧入し、前記嵌入部材は、前記開口を内側から押し広げることにより、前記変圧器鉄心を前記複数の矩形の薄鋼板に分解することを特徴とする。

また、前記圧入手段は、前記鉄心支持手段が前記変圧器鉄心の一方の矩形環状面を支持したとき、該矩形環状面の反対側から前記嵌入部材が前記開口に圧入するように前記鉄心支持手段を移動させることを特徴とする。

本発明の具体的態様は、前記嵌入部材は、矩形の先端から該先端より大きい矩形の後端に向かって拡大するテーパを有する略矩形の金属製部材である。

本発明の具体的態様は、前記変圧器鉄心は、長方形の矩形環状面を有し、前記鉄心支持手段は、矩形の部材であり、該矩形の部材の一方の面と前記長方形の矩形環状面の長辺部分が当接した状態で前記変圧器鉄心を支持する。

本発明の具体的態様は、前記圧入手段は、油圧シリンダ、ガスシリンダ、又はエアシリンダである。

本発明の変圧器鉄心分解装置によれば、変圧器の矩形環状鉄心の中央に形成された開口に先細のテーパを付けた嵌入部材を圧入するだけで、矩形環状鉄心を形成する薄鋼板の継ぎ目を分離し、矩形環状鉄心を薄鋼板に分解することができる。また、圧入手段によって、嵌入部材が矩形環状鉄心の開口に圧入するように矩形環状鉄心を移動するようにしても上記と同様に矩形環状鉄心を分解することができる。

また、嵌入部材は、矩形の先端と該先端より大きい矩形の後端を有する略矩形の金属製部材を採用することができる。

また、鉄心支持手段は、矩形の部材を採用することができる。これにより、矩形の部材の一方の面と長方形に形成された矩形環状鉄心の矩形環状面の長辺部分が当接した状態で変圧器鉄心を支持することができる。

また、圧入手段として油圧シリンダ、ガスシリンダ、又はエアシリンダを採用することができる。

図１は、実施例の変圧器鉄心分解装置（以下「鉄心分解装置」という。）１の斜視図で、変圧器の矩形環状鉄心２を複数の薄鋼板３に分解するときの状態を示している。

矩形環状鉄心２は、軟磁性材料（例えば、ケイ素鋼など）の複数の矩形の薄鋼板３を矩形環状に組み合わせて積層した鉄心で、その中央部分には、両側の矩形環状面４を連通するように矩形の開口５が形成されている。また、この矩形環状鉄心２は、コイルを巻き付けて変圧器として用いられるものであり、そのコイルとの間の絶縁を図るためにワニスと呼ばれるニスによって表面が固められている。

鉄心分解装置１は、床６の上に設置された矩形の下部固定部材７と、下部固定部材７の上面に鉛直に立接する２本の支持柱８と、支持柱８の上部及び中間を連結する上部梁９及び中間梁１０とで構成されたフレーム１１に支持されて立設している。

下部固定部材７は、略正方形の金属板からなり、コンクリート製等の床６に打ったアンカーボルト１２を通すための穴が四隅に設けられており、その穴に通したアンカーボルト１２をナット１３で締め付けることによって、床６に固定されている。

２本の支持柱８は、下部固定部材７の中央に所定の間隔（例えば、１ｍ間隔）で立接する金属製の四角柱部材で、溶接或いは下部固定部材７の下面から通したボルトを締め付けることによって、下部固定部材７の上面に固定されている。

上部梁９及び中間梁１０は、２本の支持柱８の上部及び中間を水平に連結する矩形の金属板で、溶接等により２本の支持柱８それぞれに固定されている。

下部固定部材７の上面中央には、２本の支持柱８の間に、長方形に形成された矩形環状鉄心２の一方の矩形環状面４を下方から支持するための矩形の金属製部材からなる２つの鉄心支持部材１４が所定の間隔（例えば、矩形環状鉄心２の矩形の開口５の短辺より僅かに大きい幅）１５を開けて左右に並んで配置されている。鉄心支持部材１４の上面には、矩形環状鉄心２が、長方形をなす矩形環状面４の両側の長辺部分を２つの鉄心支持部材１４それぞれの上面に載せた状態で位置している。

上部梁９の下面と中間梁１０の上面との間には、後述の嵌入部材２０を上下動させるための手段として、両端にフランジ継手１６を備えた油圧シリンダ１７がボルト締めにより鉛直に固定されている。油圧シリンダ１７のピストンロッド１８は、中間梁１０に設けられた孔を通って下方に伸び、その先端にロッドヘッド１９が装着されている。

油圧シリンダ１７は、シリンダの両端付近に作動油の出入口を有する複動形のシリンダで、それぞれの出入口には、作動油を供給及び排出するための管が接続されており、外部装置の方向切換弁で作動油の流れを変えることによりピストンの往復運動が可能になっている。

ロッドヘッド１９は、円板の中央に円筒が立設した形状の金属製部材からなり、この円筒に油圧シリンダ１７のピストンロッド１８が嵌め込まれている。ロッドヘッド１９の円筒に嵌合したピストンロッド１９は、この円筒の外周面に設けたネジ穴にボルトをねじ込むことによって、ロッドヘッド１９と一体的に固定されている。ロッドヘッド１９の円板部分は、９０度間隔で４つの穴が設けられ、フランジ継手を形成している。

ロッドヘッド１９のフランジ継手は、先細のテーパを付けた金属製の嵌入部材２０の上面にボルト締めにより連結されている。これにより、嵌入部材２０は、その先端が矩形環状鉄心２の開口５と対向した状態で、油圧シリンダ１７が供給する動力を受けて上下動可能に位置している。尚、嵌入部材２０は、矩形環状鉄心２の開口５より小さい矩形の先端から、開口５より大きい矩形の後端に向けて拡大するテーパを付けた略矩形部材である。

従って、嵌入部材２０は、油圧シリンダ１７からの動力を受けて下降したとき、矩形環状鉄心２の開口５に圧入し、矩形環状鉄心２を徐々に複数の薄鋼板３に分解することになる。

図２〜５は、実施例の鉄心分解装置１の要部の斜視図で、嵌入部材２０によって矩形環状鉄心２が徐々に複数の薄鋼板３に分解されていく状態を示している。

図２は、矩形環状鉄心２が、２つの鉄心支持部材１４各々の上面に矩形環状面４の両側の長辺部分を載せた状態で、下方から鉄心支持部材１４によって支持されている状態を示している。

矩形環状鉄心２の開口５の上方には、嵌入部材２０がその先端を下にして位置しており、ピストンロッド１８を介して油圧シリンダ１７（図１）からの動力を受けたとき、その先端から開口５に圧入することになる。

図３は、油圧シリンダ１７からの動力を受けて下降した嵌入部材２０が、矩形環状鉄心２の開口５に嵌合した状態を示している。

矩形環状鉄心２は、ワニスによって表面が固められているため、嵌入部材２０が開口５に嵌合したとき、すぐには薄鋼板３に分解されず、図のように嵌入部材２０の下降に合わせて下方に湾曲した状態になる。

嵌入部材２０は、油圧シリンダ１７からの動力を受けてさらに下降し、その先端が鉄心支持部材１４の間隔１５に入り込むように下降する。

嵌入部材２０がさらに下降して矩形環状鉄心２の開口５に圧入したとき、図４に示すように矩形環状鉄心２の上側から徐々に薄鋼板３の継ぎ目が分離され、矩形環状鉄心２が複数の薄鋼板３に分解される。このようにして、嵌入部材２０は、矩形環状鉄心２の上側から徐々に開口５を押し広げて薄鋼板３の継ぎ目を分離し、矩形環状鉄心２を分解していく。

嵌入部材２０は、図４の状態からさらに下降して矩形環状鉄心２の開口５に圧入することにより、図５に示すように矩形環状鉄心２を完全に分解することができる。嵌入部材２０は、矩形環状鉄心２が完全に分解された後、上昇させておくのがよい。

本発明の鉄心分解装置１によれば、上記のようにして、先細のテーパを付けた嵌入部材２０を下降させて矩形環状鉄心２の開口５に圧入するだけで、矩形環状鉄心２を薄鋼板３に分解することが可能である。また、鉄心分解装置１は、上記のように簡易な構成により実現可能であるため、装置の製造費や保守点検等に掛かる費用を低く抑えることもできる。

以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。

実施例の鉄心分解装置１の立設を支持するフレーム１１の支持柱８、上部梁９及び中間梁１０は、いずれも矩形の金属性部材が採用されているが、一般的なＨ鋼等を採用してフレーム１１を構成するようにしてもよい。

実施例の鉄心支持部材１４は、矩形環状鉄心２の一方の矩形環状面４の長辺部分を支持するために、所定の間隔１５を開けて２つ配置されているが、矩形環状鉄心２より大きい矩形の部材を配置するようにしてもよい。この部材の上面中央には、矩形環状鉄心２の開口５より大きく且つ嵌入部材２０が挿入可能な凹みを設けておけばよい。

実施例の鉄心分解装置１は、嵌入部材２０を下降させて矩形環状鉄心２の開口５に圧入されるが、これとは逆に、矩形環状鉄心２を下方から支持した状態で鉄心支持部材１４を嵌入部材２０に向かって上昇するようにしてもよい。また、上記の嵌入部材２０或いは鉄心支持部材１４のいずれを移動する場合においても、その移動の方向は、実施例のように鉛直方向に限られるものではなく、鉄心分解装置１を水平に位置させた状態にしても、実施例と同様に矩形環状鉄心２を分解することが可能である。

実施例の鉄心分解装置１では、嵌入部材２０を上下動させるための手段として、油圧シリンダ１７を採用しているが、これに限られるものではない。例えば、油圧シリンダ１７と同様に流体の圧力を往復運動に変換可能なエアシリンダやガスシリンダ等を採用することもできる。また、嵌入部材２０の中心を鉛直に貫通するネジ穴を設けて、そこに通したボールネジをモータ等によって回転させて上下動可能にしてもよい。この場合、ボールネジの回転に伴って嵌入部材２０が回転しないように両側の支持柱８などの適宜の箇所にガイドレール等を設置し、嵌入部材２０に形成した突起をそのガイドレールに嵌合させて上下動させればよい。

実施例の鉄心分解装置１は、１つの矩形環状鉄心２を分解する方法について説明したが、２つの鉄心支持部材１４の間の間隔１５にベルトコンベア等の自動搬送手段を配置して、矩形環状鉄心２の搬入、分解及び分解後の薄鋼板３の搬出を自動制御で行うようにしてもよい。このとき、鉄心支持部材１４の上面又は左右の支持柱８の内側に赤外線センサ等を設置し、この赤外線センサが鉄心支持部材１４の上に設置された矩形環状鉄心２を検知したとき、嵌入部材２０を移動させるようにすればよい。また、これらの動作をコンピュータにより自動制御させるのが好適である。

実施例の鉄心分解装置の外観を示す斜視図。 鉄心分解装置の要部を示す斜視図。 嵌入部材が矩形環状鉄心の開口に圧入された状態を示す斜視図。 嵌入部材の下降に伴って矩形環状鉄心が分解される状態を示す斜視図。 矩形環状鉄心が完全に分解された状態を示す斜視図。

符号の説明

１…鉄心分解装置、２…矩形環状鉄心、３…薄鋼板、４…矩形環状面、５…開口、６…床、７…下部固定部材、８…支持柱、９…上部梁、１０…中間梁、１１…フレーム、１２…アンカーボルト、１３…ナット、１４…鉄心支持部材、１５…間隔、１６…フランジ継手、１７…油圧シリンダ、１８…ピストンロッド、１９…ロッドヘッド、２０…嵌入部材。

Claims (5)

1. 複数の矩形の薄鋼板を矩形環状に組み合わせて積層した変圧器鉄心を前記薄鋼板に分解する変圧器鉄心分解装置であって、前記変圧器鉄心の中央を貫通する矩形の開口に嵌合する先細のテーパを付けた嵌入部材と、前記変圧器鉄心の一方の矩形環状面を支持する鉄心支持手段と、前記嵌入部材をその先端から前記開口に圧入させる圧入手段とを有し、
   前記圧入手段は、前記鉄心支持手段が前記変圧器鉄心の一方の矩形環状面を支持したとき、該一方の矩形環状面の反対側から前記嵌入部材を前記開口に圧入し、
   前記嵌入部材は、前記開口を内側から押し広げることにより、前記変圧器鉄心を前記複数の矩形の薄鋼板に分解する
   ことを特徴とする変圧器鉄心分解装置。
2. 請求項１記載の変圧器鉄心分解装置において、前記圧入手段は、前記鉄心支持手段が前記変圧器鉄心の一方の矩形環状面を支持したとき、該一方の矩形環状面の反対側から前記嵌入部材が前記開口に圧入するように前記鉄心支持手段を移動させることを特徴とする変圧器鉄心分解装置。
3. 請求項１又は２記載の変圧器鉄心分解装置において、前記嵌入部材は、矩形の先端から該先端より大きい矩形の後端に向かって拡大するテーパを有する略矩形の金属製部材であることを特徴とする変圧器鉄心分解装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の変圧器鉄心分解装置において、前記変圧器鉄心は、長方形の矩形環状面を有し、
   前記鉄心支持手段は、矩形の部材であり、該矩形の部材の一方の面と前記長方形の矩形環状面の長辺部分が当接した状態で前記変圧器鉄心を支持することを特徴とする変圧器鉄心分解装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載の変圧器鉄心分解装置において、前記圧入手段は、油圧シリンダ、ガスシリンダ、又はエアシリンダであることを特徴とする変圧器鉄心分解装置。
   

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