JP2007141919A - 油入変圧器及び油入変圧器用タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
油入変圧器において、タンクの油液漏れを防止する技術を提供する。
【解決手段】
タンクを、周囲に冷却用フィンを有しタンク側面を構成する中間タンク部用部材の、上部に結合される上部タンク部用部材の周壁と、該中間タンク部用部材の下部に結合される下部タンク部用部材の周壁とに補強用の圧出し部が形成された構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、油入変圧器に係り、特にそのタンクを補強する技術に関する。

従来、油入変圧器のタンクは、冷却用フィンを有しタンク側面を構成する中間タンク部用部材に対し、上部に、タンクの蓋を兼ねる部材であって平面が平らな上部タンク部用部材が溶接等により結合され、下部には、タンクの底部を構成する平面が平らな下部タンク部用部材が溶接等により結合されている。かかる構成において、油液が満たされ、コアとコイルが浸漬された状態で長時間、変圧器として使用される。
本発明に関連した従来技術であって、文献に記載された技術としては、例えば、特開昭６３−９５６０９号公報や特開平８−３２３４８７号公報に記載されたものがある。特開昭６３−９５６０９号公報には、電気機器容器の構成として、波形フィンを有する中間容器部（中間タンク部に相当）の上部側に設ける容器胴部用部材（上記上部タンク部用部材に相当）を、芯棒を包んでカール部を形成した加工基板を該芯棒ごと曲成することで構成するとした技術が記載され、特開平８−３２３４８７号公報には、ガソリンの漏れを防止し、軽量化や小型化を図れる燃料タンクとして、上部箱状体の周壁と下部箱状体の周壁とのそれぞれに、周方向に伸びる外方に突出したビードを設け、両ビードを重ね合わせて溶接した構成とするとした技術が記載されている。

特開昭６３−９５６０９号公報 特開平８−３２３４８７号公報

上記従来技術のうち、特開昭６３−９５６０９号公報記載の技術では、容器部の上部側に設ける胴部用部材は、芯棒を包んでカール部を形成した部分は補強されるが、他の部分は該構成によっては補強されない。このため、該胴部用部材の高さが高くかつ材厚が薄い（例えば３×１０^−３ｍ程度）で剛性が十分でない場合には、油液の圧力が増大したとき、該胴部用部材が該圧力で変形し、波形フィンを有する中間容器部との間の結合部が破壊されるおそれがある。図８は、かかる従来技術の場合の、中間タンク部用部材と、上部タンク部用部材及び下部タンク部用部材との間の結合部の破壊される状態の説明図である。タンク部内の油液２０の圧力Ｐが大きく、上部タンク部用部材３及び下部タンク部用部材４の剛性が十分でない場合には、該両部材は、油液２０の圧力によって押されて図８のように変形し（図８では−Ｙ方向に変形）、それぞれの結合部Ｃ、Ｄを外径方向（図８では−Ｙ方向に変形）に変位させる。該移動時に各結合部Ｃ、Ｄでは溶接等の部分が剥がれ、該部分から油液２０が漏れることになる。特に、油液としてシリコン液を用いた場合には、熱膨張率が大きいために、各結合部Ｃ、Ｄが損傷され易くなる。また、特開平８−３２３４８７号公報記載の技術は、燃料タンクの上部箱状体の周壁と下部箱状体の周壁とのそれぞれに設けたビードを互いに重ね合わせることで、該両箱状体の周壁間の接触面積を増大させ、ガソリンが漏出しないように重ね合わせ状態を密にするとするものであり、ビードによって該箱状体の周壁部の剛性を増大させようとするものではない。

本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、油入変圧器のタンクとして、板厚を増大させずに、上部タンク部用部材及び下部タンク部用部材を補強し、中間タンク部用部材との間の結合部の破壊を防止できるようにすることである。
本発明の目的は、コストや重量の増大を抑えた状態で信頼性を向上させ得る油入変圧器を提供することにある。

上記課題点を解決するために、本発明では、油入変圧器のタンクを、周囲に冷却用フィンを有しタンク側面を構成する中間タンク部用部材の上部に結合される上部タンク部用部材の周壁と、該中間タンク部用部材の下部に結合される下部タンク部用部材の周壁とに補強用の圧出し部が形成された構成とする。

本発明によれば、油入変圧器において、タンクの油液漏れを防止し信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明の実施例の説明図である。図１は、本発明の実施例としての油入変圧器の外観図、図２は、図１の油入変圧器における冷却フィンの構成例図、図３は、図１の油入変圧器における上部タンク部用部材の構成図、図４は、図１の油入変圧器における下部タンク部用部材の構成図、図５は、図１の油入変圧器における中間タンク部用部材と、上部タンク部用部材及び下部タンク部用部材との間の結合状態を示す図、図６は、本発明の圧出し部の効果の説明図、図７は、圧出し部の他の構造例を示す図である。
以下、図面で用いる構成要素の符号や座標軸は全図について共通のものを用いるとする。

図１において、（ａ）は、本発明の実施例としての油入変圧器の上面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図である。図１において、１は油入変圧器、２はタンク側面を構成する中間タンク部用部材、２ａは、中間タンク部用部材２の周囲部に配され、油入変圧器１の放熱を行う冷却用フィン、３は、中間タンク部用部材２の上部に結合されタンクの上部を構成する上部タンク部用部材、３ａは、上部タンク部用部材３のタンク周壁に形成される圧出し部、４は、中間タンク部用部材２の下部に結合されタンクの下部を構成する下部タンク部用部材、４ａは、下部タンク部用部材４のタンク周壁に形成される圧出し部、５は、下部タンク部用部材４に結合され、該下部タンク部用部材４の下側の開口を塞ぐ底板材、６は油液抜き出し口である。
上記圧出し部３ａは、上部タンク部用部材３の平面内で周方向（Ｘ方向、Ｙ方向、−Ｘ方向、−Ｙ方向）に沿って直線状に設けられる。同様に、上記圧出し部４ａは、下部タンク部用部材４の平面内で周方向（Ｘ方向、Ｙ方向、−Ｘ方向、−Ｙ方向）に沿って直線状に設けられる。圧出し部３ａ、４ａはそれぞれ、上部タンク部用部材３の平面（周壁）、下部タンク部用部材４の平面（周壁）の剛性を増大させ、タンク内の油液の圧力による変形を抑える。

図２は、図１の油入変圧器１における冷却フィン２ａの構成例図である。本例の冷却フィン２ａは、例えば、板厚が約１．０×１０^−３ｍ〜約１．２×１０^−３ｍの平板状の冷間圧延鋼板を折り畳み状に加工することで形成される。

図３は、図１の油入変圧器１における上部タンク部用部材３の構成図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
図３において、上部タンク部用部材３は、例えば、板厚が約３．３×１０^−３ｍ〜約６．０×１０^−３ｍの平板の状熱間圧延鋼板を筒状に加工することで構成される。圧出し部３ａは、その平面内で周方向に直線状に設けられ、タンク内側方向に突出し、該突出部の断面の曲率半径が約１０×１０^−３ｍ、突出高さも約１０×１０^−３ｍとされている。該圧出し部３ａは、例えば、該上部タンク部用部材３がまだ平板状のときにプレス加工等に形成される。

図４は、図１の油入変圧器１における下部タンク部用部材４の構成図である。（ａ）は下面図、（ｂ）は側面図である。
図４において、下部タンク部用部材４も、例えば、上記上部タンク部用部材３と同様、板厚が約３．３×１０^−３ｍ〜約６．０×１０^−３ｍの平板の状熱間圧延鋼板を筒状に加工することで構成される。また、圧出し部４ａは、その平面内で周方向に直線状に設けられ、タンク内側方向に突出し、該突出部の断面の曲率半径が約１０×１０^−３ｍとされている。該圧出し部４ａも、例えば、該下部タンク部用部材４がまだ平板状のときにプレス加工等に形成される。

図５は、図１の油入変圧器１における中間タンク部用部材２と、上部タンク部用部材３及び下部タンク部用部材４との間の結合状態を示す図である。
図５において、２０は、タンク内の油液、３０は、油液２０内に浸漬される変圧器コアと変圧器コイルの部分である。本構成では、上部タンク部用部材３には圧出し部３ａが形成され、下部タンク部用部材４には圧出し部４ａが形成されているために、上部タンク部用部材３の平面（周壁）、下部タンク部用部材４の平面（周壁）とも、剛性が増大している。このため、油液２０の圧力Ｐによる変形量は少なく、中間タンク用部材２のタンク外径方向への変位量も少ない。この結果、上部タンク部用部材３と中間タンク用部材２との結合部Ｃ、下部タンク部用部材４と中間タンク用部材２との結合部Ｄとも、タンク外径方向（図８では−Ｙ方向）への変位が抑えられ、各結合部Ｃ、Ｄでは溶接等の部分の剥がれも発生せず、油液２０の漏れが防止される。

図６は、本発明の圧出し部３ａ、４ａの効果の説明図である。
図６はシミュレーション結果の特性を示す。図６の特性は、横軸にタンクのＸ軸方向位置、縦軸に各結合部Ｃ、Ｄ（図５）のＹ軸方向変形量の相対値をとってある。Ａは、圧出し部３ａ、４ａを設けない従来構造の場合の特性、Ｂは、圧出し部３ａ、４ａを設けた本発明構造の場合の特性である。圧出し部３ａ、４ａはいずれも、突出部の断面の曲率半径は約１０×１０^−３ｍ、突出高さも約１０×１０^−３ｍを本シミュレーションの前提としている。この結果、タンクの端部に近いＸ軸方向のａ位置及びｅ位置では、圧出し部３ａ、４ａを設けると、設けない場合に比べ、Ｙ軸方向変形量を約４０％に減らすことができ、ｂ位置及びｄ位置では、約５０％に減らすことができる。また、タンクの中央部ｃ位置では約９０％に減らすことができる。

図７は、圧出し部における他の構造例を示す図である。
図７（ａ）において、３ａ'は、上部タンク部用部材３の圧出し部である。該圧出し部３ａ'は、Ｘ軸方向位置によって幅寸法ｗを異ならせ、中央部ｃ位置とその近傍で最大幅ｗ_ｍａｘとなるようにしてある。下部タンク部用部材４の圧出し部についても同様であるとする。これによって、中央部ｃ位置でのＹ軸方向変形量も、該圧出し部３ａ'を設けない場合に比べ、９０％以下に減らすことが可能となる。

また、図７（ｂ）において、３ａ''は、上部タンク部用部材３の圧出し部である。該圧出し部３ａ''は、２本の圧出し部から形成され、各圧出し部はＸ軸方向位置によって幅寸法ｗを異ならせ、中央部ｃ位置とその近傍で最大幅ｗ_ｍａｘとなるようにしてある。下部タンク部用部材４の圧出し部についても同様であるとする。本構造の場合も、かかる構成によって、中央部ｃ位置でのＹ軸方向変形量も、該圧出し部３ａ''を設けない場合に比べ、９０％以下に減らすことが可能となる。

上記図１〜図７で説明した実施例によれば、油入変圧器において、タンクの油液漏れを防止し信頼性を向上させることができる。油液としてシリコン液を用いた場合も、その熱膨張特性に対し安全に対応することができる。上部タンク部用部材３及び下部タンク部用部材４の厚さを減らすことが可能となり、油入変圧器全体の軽量化と低コスト化も可能となる。

なお、上記実施例では、圧出し部３ａ、４ａをタンク内側方向に突出する構成としたが、本発明はこれに限定されず、タンク外側方向に突出する構成としてもよい。また、上記実施例では、圧出し部を１つの面内に１個または２個設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、３個以上設ける構成としてもよい。また、形状や寸法も上記実施例の場合に限定されない。

本発明の実施例としての油入変圧器の外観図である。 図１の油入変圧器における冷却フィンの構成例図である。 図１の油入変圧器における上部タンク部用部材の構成図である。 図１の油入変圧器における下部タンク部用部材の構成図である。 図１の油入変圧器における中間タンク部用部材と、上部タンク部用部材及び下部タンク部用部材との結合状態を示す図である。 圧出し構造の効果の説明図である。 圧出し部における他の構造例を示す図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１…油入変圧器、
２…中間タンク部用部材、
２ａ…冷却用フィン、
３…上部タンク部用部材、
３ａ、３ａ'、３ａ''、４ａ…圧出し部、
４…下部タンク部用部材、
５…底板材、
６…油液抜き出し口、
２０…油液。

Claims (4)

1. タンク内の油液中にコアとコイルが浸漬された油入変圧器であって、
   上記タンクが、
   周囲に冷却用フィンを有しタンク側面を構成する中間タンク部用部材と、
   上記中間タンク部用部材の上部に結合され、タンク周壁に圧出し部が形成され、タンクの上部を構成する上部タンク部用部材と、
   上記中間タンク部用部材の下部に結合され、タンク周壁に圧出し部が形成され、タンクの下部を構成する下部タンク部用部材と、
   を備えて成る構成としたことを特徴とする油入変圧器。
2. 上記上部タンク部用部材は、上記圧出し部より下方の部分が上記中間タンク部用部材の上方部に結合され、上記下部タンク部用部材は、上記圧出し部より上方の部分が上記中間タンク部用部材の下方部に結合された構成である請求項１に記載の油入変圧器。
3. 上記上部タンク部用部材及び上記下部タンク部用部材はそれぞれ、上記圧出し部が直線状に形成されている請求項１に記載の油入変圧器。
4. 油入変圧器用タンクの製造方法であって、
   冷却用フィンを有しタンク側面を構成する中間タンク部用部材に、圧出し部がタンク周壁に形成されタンクの上部を構成する平板状の上部タンク部用部材と、圧出し部がタンク周壁に形成されタンクの下部を構成する平板状の下部タンク部用部材とを結合するステップと、
   上記結合体を折り曲げて略矩形状の筒状体とし、該筒状体の中心軸方向に、上記上部タンク部用部材と上記中間タンク部用部材と上記下部タンク部用部材とが順に配列された構造とするステップと、
   上記筒状体の上記下部タンク部用部材に底板材を結合し、該筒状体を容器状にするステップと、
   を備え、油入変圧器のタンクを製造することを特徴とする油入変圧器用タンクの製造方法。

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