JP2010104192A - 地上設置型変圧器装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器の大形化を招くことなく、外箱の側壁の換気口部分の温度上昇を抑制することができるようにした地上設置型変圧器装置を提供する。
【解決手段】外箱１の側壁１０１に設けられた換気口３の一部を塞ぐように形成されて、外箱内から換気口３を通して外部に排出される空気の流れを反射する反射板１１を、換気口３の内側に設ける。反射板１１は、換気口３の各部の内、反射板１１を設けない状態で変圧器を運転したときに外面の温度が最も高くなる部分の内側に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、歩道などに設置される地上設置型変圧器装置に関するものである。

地上設置型変圧器装置は、特許文献１に示されたように、鋼板等からなる外箱内に変圧器を収容した構造を有して、歩道の車道寄りの部分等に設置される。この種の変圧器装置では、外箱の側壁に多孔板またはルーバーからなる換気口が設けられていて、変圧器からの発熱により加熱された外箱内の空気を、換気口を通して外部に排出するようになっている。

地上設置型変圧器装置は、歩道等の人が近づく可能性がある場所に設置されるため、外箱の外面の温度を、人が触れても火傷をするおそれがない温度以下（８０℃以下）に抑えることが必要とされる。特許文献１に示された地上設置型変圧器装置では、外箱の天井板に通気孔を設けるとともに、天井板の下面に遮熱板を取り付けることにより、外箱の天井板の温度が上限温度を超えるのを防いでいる。

また地上設置型変圧器装置では、導体断面積を大きくする等、できるだけ損失を少なくするように変圧器を設計して、変圧器からの発熱を抑制することにより、外箱の温度上昇を制限している。
特開２００４−８０８３６号公報

地上設置形変圧器装置は、変圧器が定格運転されている状態では、外気温度が想定される最高温度まで上昇した場合でも、外箱の外面の最高温度が制限値を超えないように設計される。例えば、想定される最高気温を４０℃として、気温が４０℃の状態で変圧器が定格運転された場合でも、外箱の外面の温度が制限値（８０℃）を超えないように設計される。そのためには、外箱の外面の最も温度が高くなる部分の周囲温度に対する温度上昇値（外箱の外面温度と周囲温度との差）を４０Ｋ以下に抑える（温度上昇値の制限値を４０Ｋ以下とする）ように、地上設置型変圧器装置を設計する必要がある。

外箱の側壁に換気口を設けた地上設置型変圧器装置においては、外箱内から排出される熱気により換気口が直接加熱されるため、外箱の各部のうち、変圧器の運転時に最も温度が高くなる部分は、通常換気口の外面である。

上記のように、外箱の外面の温度上昇値が制限値を超えることがないように、地上設置型変圧器装置を設計したとしても、変圧器が過負荷運転されると、外箱の外面（換気口の外面）の温度上昇値が制限値を超えることがある。従って、変圧器を定格運転することを想定して設計した地上設置型変圧器装置を現地に据え付けた後に、変圧器の過負荷運転を許容するような運用がされることになった場合には、外箱の外面の温度上昇値が制限値を超えるおそれが生じ、何らかの対策を講じることが必要になる。

また従来の地上設置型変圧器装置では、外箱の内部に収容する変圧器の大きさが変わらない場合であっても、変圧器の容量を増大させる場合には、外箱の外面の温度上昇値を制限値以下とするために、外箱の仕様を変更する必要があったため、種々の容量の変圧器に対して外箱の標準化を図ることができず、コストが高くなるという問題があった。

本発明の目的は、変圧器の過負荷運転や、変圧器容量の変更などにより、外箱の外面の温度上昇値が制限値を超えるおそれが生じたときに、外箱の仕様を変更することなく、外箱の外面の温度上昇値を低減することができるようにした地上設置型変圧器装置を提供することにある。

本発明は、側壁に多孔板またはルーバーからなる換気口が設けられた外箱内に変圧器を収容してなる地上設置型変圧器装置を対象にしたもので、外箱の側壁の換気口部分の外面の温度が制限値を超えるのを防ぐことができるようにしたものである。

従来の考え方では、換気を妨げないようにするため、外箱の側壁に設ける換気口は、可能な限り広い開口面積を有していることが好ましいとされ、換気口の一部を塞ぐようなことは避ける必要があるとされていた。本発明者は、このような従来の考え方に反して、換気口の一部を塞ぐ板を設けることを試みた。その結果、換気口の各部の内、外面の温度が最も高くなる部分を塞ぐように反射板を配置すると、換気口の外面の温度上昇値が低減されることを確認した。

本発明においては、外箱の側壁に設けられた換気口の一部を塞ぐように形成されて、外箱内から換気口を通して外部に排出される空気の流れを反射する反射板を換気口に取り付ける。反射板は、換気口の各部の内、該反射板を取り付けない状態で変圧器を運転したときに外面の温度が最も高くなる部分を塞ぐように設ける。

上記反射板の取り付け位置、反射板の幅寸法及び換気口の反射板により塞がれる部分の面積等は、反射板を取り付けた場合と取り付けない場合とについて、換気口の外面の温度上昇値を測定する実験を行った結果に基づいて適宜に決定する。

上記のように、換気口の一部を塞ぐ反射板を換気口に取り付けると、外箱内から換気口を通して排出される熱気を反射板に当てて左右に分散させることができるため、反射板を取り付けた部分の換気口の外面温度を下げることができる。従って、この反射板を、換気口の各部の内、反射板を取り付けない状態で変圧器を運転したときに外面の温度が最も高くなる部分を塞ぐように配置しておくと、換気口の外面に、温度が制限値を超える部分が生じるのを防ぐことができる。

上記反射板は換気口の内側に配置することが好ましい。反射板を外箱の外側に取り付けた場合には、反射板がいたずらにより外されるおそれがあるだけでなく、外箱の外観が損なわれるおそれがあるが、反射板を換気口の内側に取り付けるようにすれば、これらの問題が生じるのを防ぐことができる。

上記反射板は、基本的には、空気流を反射させるものであればよいが、本発明の好ましい態様では、上記反射板として、赤外線を外箱の内側に反射させるものを用いる。

上記のように、反射板として赤外線を反射させるものを用いると、反射板が加熱されるのを防ぐことができるため、反射板からの輻射熱により換気口が加熱されてその外面の温度が上昇するのを防ぐことができる。

本発明によれば、換気口の外面の温度が最も高くなる部分を塞ぐように反射板を取り付けて、外箱内から換気口を通して排出される熱気を該反射板に当てて左右に分散させるようにしたので、換気口の特定の部分が集中的に加熱されて、換気口の外面に温度上昇値が制限値を超える部分が生じるのを防ぐことができる。

本発明によれば、地上設置型変圧器装置を現地に据え付けた後に、変圧器の過負荷運転が許容される運用がされることになって、換気口の外面の温度上昇値が制限値を超えるおそれが生じたときに、換気口に反射板を取り付けるだけで、その外面の温度上昇値の低減を図ることができるため、変圧器の過負荷運転に容易に対処することができる。

また本発明によれば、換気口に反射板を取り付けることにより、換気口の外面の温度上昇値の低減を図ることができるため、変圧器の大きさが同じである場合には、換気口の数や大きさ等、外箱の仕様を変更することなく、変圧器の容量の増大に対処することができ、外箱の標準化を容易に図ることができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１ないし図４は本発明の実施形態を示したもので、図１は本実施形態に係わる地上設置型変圧器装置の正面図、図２及び図３はそれぞれ左側面図及び右側面図、図４は背面図である。
これらの図において、１は横長の直方体状に形成されて設置ベース２の上に設置された外箱であり、この外箱１内に変圧器が収容されている。変圧器は直方体状に形成されたタンク内に変圧器本体を収容したもので、そのタンクの長手方向の一端に一次側ブッシングが取り付けられ、タンクの長手方向の他端には、二次側ブッシングが取り付けられている。また変圧器のタンクの奥行き方向（長手方向と直交する方向）に相対する側壁には絶縁油を冷却するための放熱器が取り付けられている。

外箱１は、その奥行き方向(図１の紙面と直交する方向）に相対する側壁１０１，１０２と、天井板１０３とを有し、側壁１０１，１０２が変圧器の側壁に設けられた放熱器に対向させられる。外箱１はまた、その長手方向の一端及び他端にそれぞれ、変圧器の一次側に接続される機器が収容されるスペースに臨む扉１０４及び変圧器の二次側に接続される機器を収納するスペースに臨む扉１０５を有している。側壁１０１，１０２、天井板１０３及び扉１０４，１０５は、鋼板により形成されていて、ベース２の上に組み立てられた図示しないフレームに取り付けられている。本実施形態の変圧器装置は、側壁１０１を歩道側に向け、側壁１０２を車道側に向けて歩道の傍らに設置される。

外箱１の側壁１０１，１０２の内、歩道側に向けて配置される側壁１０１の長手方向のほぼ中央には、パンチングメタル等の多孔板からなる２個の換気口３及び４が上下に並べて設けられている。換気口３及び４は、矩形状の輪郭形状を有するように形成されていて、内部の変圧器のタンクの側面に設けられた放熱器に対向するように設けられている。

車道側に向けて配置される他の側壁１０２には、その長手方向のほぼ中央部に、輪郭形状が矩形状を呈する多孔板からなる２個の換気口５及び６が上下に並べて設けられるとともに、下方に設けられた換気口６の横にルーバーからなる換気口７が設けられている。

換気口３ないし７は、それぞれの幅方向を外箱１の長手方向（水平方向）に向け、高さ方向を外箱１の高さ方向（上下方向）に向けた状態で設けられている。

８は外箱の天井板１０３に設けられたねじ孔に螺合されたボルトであり、地上設置型変圧器装置を運搬する際には、このボルトが外されて、代わりに、つり金具が天井板８に取り付けられる。

本実施形態に係わる変圧器装置では、外箱内の空気が変圧器の放熱器から放散される熱で加熱されることにより形成された熱風が主として外箱１の側壁１０１及び１０２の上部に設けられた換気口３及び５を通して外部に流出するため、外気温が高いと、これらの換気口３及び５の外面の温度が制限値(８０℃）を超えるおそれがある。

そこで本実施形態においては、外箱の側壁に設けられた換気口の一部を塞ぐように形成されて、外箱内から換気口を通して外部に排出されようとする空気の流れを反射する帯板状（矩形状）の反射板１１及び１２を、換気口３及び５の内側に取り付ける。これらの反射板１１，１２は、換気口３，５の各部の内、反射板を取り付けない状態で変圧器を運転したときに外面の温度が最も高くなる部分の内側に配置する。本実施形態では、反射板１１，１２がそれぞれ、換気口３，５の高さ方向の全体に亘って伸びるように、換気口３，５の高さ方向の寸法Ｈ以上の寸法を有するように形成されて、ねじ止めなどにより側壁１０１，１０２の内面に固定されている。

反射板１１，１２の幅寸法Ｗ′を大きくしすぎると、換気口の流路抵抗が増大することに伴う換気量の低下により、変圧器の温度が上昇するおそれがある。従って、反射板１１，１２の幅寸法Ｗ′は、外箱内の温度を勘案して、大きくなりすぎないように設定する。また反射板の幅寸法Ｗ′が小さすぎると、換気口３，５の外面温度の上昇を抑制する効果が低減する。従って、反射板１１，１２の幅寸法Ｗ′は、反射板を配置した場合と配置しない場合とについて、換気口の外面の温度及び変圧器の温度を測定する実験を行った結果に基づいて、変圧器の温度を上昇させること無く、換気口３，５の外面の温度上昇を抑制し得る大きさに決定する。

本実施形態においては、歩道側の換気口３では幅方向の中央部付近の外面の温度が最も高くなる傾向にあったため、反射板１１を換気口３の幅方向の中央部の内側に配置している。またこの例では、車道側の換気口５では、その幅方向の中央よりも幅方向の一端寄りの部分の外面の温度が最も高くなる傾向にあるため、反射板１２を、換気口５の幅方向の中央よりも幅方向の一端寄りの部分の内側に配置している。

本実施形態では、反射板１１及び１２からの二次輻射により換気口３及び５が加熱されるのを防ぐため、反射板１１及び１２として、赤外線を外箱内の変圧器側に反射させる機能を有するものを用いている。赤外線を反射する反射板としては、例えば反射面が鏡面加工されたステンレス板などの金属板を用いることができる。

一例として、外箱１内に２００ｋＶＡクラスの変圧器が収容された地上設置形変圧器装置について、反射板の効果を確認するための実験を行った。実験に供した地上設置形変圧器装置においては、歩道側の換気口３，４の幅寸法Ｗを５２５mm、高さ寸法Ｈを３１０mmとし、車道側の換気口５，６の幅寸法Ｗを４９５mm、高さ寸法Ｈを３１０mmとした。

実験に供した変圧器装置では、外箱１の外面の各部の内、反射板を取り付けない状態で変圧器を定格運転した際に温度が最も高くなり、かつ温度上昇値が最も大きかった箇所は、換気口３及び５のそれぞれの外面の幅方向の中央部であった。そこで、実験では、換気口３及び５のそれぞれの幅方向の中央部に反射板１１，１２を取り付けた。換気口３の内側に取り付けた反射板１１の幅寸法は６０mmとし、換気口５の内側に取り付ける反射板１２の幅寸法は１００mmとした。また反射板１１及び１２としては、赤外線を外箱の内側に反射するように鏡面加工されたステンレス板を用いた。

上記のように反射板１１及び１２を取り付けて、変圧器を無電圧状態から定格運転状態にして換気口３及び５の外面の温度上昇値を測定したところ、反射板１１及び１２を取り付ける前に対して、温度上昇値を４Ｋ小さくできることが明らかになった。

なおここで「温度上昇値」とは、変圧器を無電圧状態から定格運転状態にした際の外箱の特定箇所の温度上昇分であり、変圧器を定格運転した状態での外箱外面の特定箇所の平衡温度から、変圧器を無電圧状態にしておいた際の該特定箇所の平衡温度を減算した値である。

上記のように、換気口３，５の内側に反射板を取り付けることにより、換気口３，５の外面の温度上昇値を低減できることが実験により確認された。換気口３，５の外面温度が高くなる部分を塞ぐように反射板を取り付けると換気口の外面の温度上昇値が低下するのは、外箱１内から換気口３，５を通して排出される熱気が反射板により左右に分散させられる結果、熱気による換気口の加熱が緩和されることによるものであると考えられる。

また本実施形態のように、反射板として赤外線を反射させるものを用いると、反射板が加熱されるのを防いで、反射板からの二次輻射を低減させることができるため、反射板からの輻射熱により換気口が加熱されるのを防いで、換気口の外面の温度上昇値を抑制する効果を高めることができる。

本発明において、反射板の位置及び幅寸法は、外箱内における熱源の位置、換気口の位置及び寸法などにより異なるものであり、上記の実施形態で示した位置及び寸法に限定されるものではない。

上記の実施形態では、換気口３，４，５，６が多孔板からなっているが、これらの換気口がルーバーからなっている場合にも本発明を適用することができる。

上記の実施形態では、反射板１１及び１２が換気口３，５の高さ方向の全体に存在するように、反射板１１及び１２の高さ寸法を設定したが、場合によっては、反射板１１及び１２の高さ寸法を換気口３，５の高さ寸法よりも短く設定して、反射板を設けない場合に換気口３，５の外面温度が最も高くなる部分の高さ方向の一部のみを塞ぐように反射板１１及び１２を設けてもよい。

上記の実施形態では、各反射板として幅寸法が均一な矩形板状のものを用いたが、本発明は、このような形状の反射板を設ける場合に限定されない。例えば、換気口３，５の上部の外面温度が下部の外面温度よりも高くなる傾向がある場合には、反射板１１及び１２として、上部の幅寸法が大きく、下部の幅寸法が小さい形状（例えば三角形状または台形状）を有するものを用いるようにしてもよい。また逆に換気口３，５の下部の外面温度が上部の外面温度よりも高くなる傾向がある場合には、下部の幅寸法が大きく、上部の幅寸法が小さい形状を有する反射板を用いるようにしてもよい。

上記の実施形態では、外箱の側壁の上部に設けられている換気口３，５にのみ反射板を取り付けているが、外箱の側壁の下部に設けられる換気口４，６の外面温度も高くなる場合には、これらの換気口の内側にも反射板を取り付けるようにすることができる。

本発明の一実施形態に係わる地上設置型変圧器装置の正面図である。 図１の左側面図である。 図１の右側面図である。 図１の背面図である。

符号の説明

１ 外箱
１０１ 側壁
１０２ 側壁
１０３ 天井板
１０４ 扉
１０５ 扉
３ 換気口
４ 換気口
５ 換気口
６ 換気口
１１ 反射板
１２ 反射板

Claims (3)

1. 側壁に多孔板またはルーバーからなる換気口が設けられた外箱内に変圧器を収容してなる地上設置型変圧器装置において、
   前記換気口の一部を塞ぐように形成されて、前記外箱内から前記換気口を通して外部に排出される空気の流れを反射する反射板が前記換気口に取り付けられ、
   前記反射板は、前記換気口の各部の内、前記反射板を取り付けない状態で前記変圧器を運転したときに外面の温度が最も高くなる部分を塞ぐように設けられていること、
   を特徴とする地上設置型変圧器装置。
2. 前記反射板は前記換気口の内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の地上設置型変圧器装置。
3. 前記反射板は、赤外線を前記外箱の内側に反射するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の地上設置型変圧器装置。

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