JP2010212350A - 静止誘導電器アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】密閉容器内に油などの絶縁媒体が封入されて構成した静止誘導電器において、発生騒音を密閉容器内において低減する。
【解決手段】密閉容器１１内に、鉄心１２および巻線１３を収納し、絶縁媒体を封入する。密閉容器１１内に、発生騒音の特徴周波数に相当する共鳴周波数を有するヘルムホルツ型消音器の原理を適用して構成した、空洞部と開口部とを有する共鳴型の消音装置１４を配設する。消音装置１４の空洞部に絶縁媒体に対して耐性を有する多孔質材または連続気泡体のいずれかで構成した吸音部材を介在させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、変圧器やリアクトルなどに代表される静止誘導電器の防音構造に係り、鉄心および巻線からなる静止誘導電器本体を収納した密閉容器内にガスや油などの絶縁媒体が封入された静止誘導電器アセンブリに関するものである。

従来の変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器においては、騒音を低減する手段として、鋼板やコンクリートなどにより構成された防音タンクや防音建屋、防音壁などの防音構造物が静止誘導電器を覆うように設置されることが多い。

このような防音構造の例を図９に示す。図９は、変圧器における代表的な防音構造を示す要部立断面図である。図において、４は変圧器、２は変圧器４の周囲を囲む防音構造物である。防音構造物２は、鉄などの金属製のパネルの組み合わせで構成されたタンクなどが代表的なものである。また、３は多孔質吸音材であり、防音構造物２の内部において、音波の反射に基くビルドアップによる騒音レベルの増加を防ぐために設けられるものである。

このような構成とすることにより、変圧器４から発生した騒音は、防音構造物２を構成する板材の透過損失および多孔質吸音材３の吸音効果による相乗効果で低減されるので、変圧器の騒音を低下させることができる。

また、このような変圧器の周囲を覆う防音構造に対して、性能向上を目的とした様々な提案が行われている。

たとえば、特許文献１では、防音構造物を二重の遮音体からなる防音構造とし、音源に近い内側遮音体を軟質遮音材によって構成すると共に、外側遮音体を硬質遮音材によって構成している。この構成によれば、変圧器から放射された音波は先ず内側遮音体により減衰されると共に、内側遮音体を振動させるが、内側遮音体が軟質シ−トにより構成されているため、内側遮音体の振動が取付座を介して外側遮音体に機械伝搬することはほとんどなく、さらに、外側遮音体の透過損失による音波の減衰により、騒音の低減を図ることができる。これにより、内側遮音体と外側遮音体による二重減衰の効果が損なわれることがなく、遮音効果の向上を図ることができる。

また、消音器の原理を応用した防音壁の例として、たとえば、特許文献２では、連続気泡硬質発泡材からなる吸音板をその軸方向の中心部にその長手方向に沿う凸部曲面を有する形状に形成し、この吸音板の幅方向の両端部に遮音板の両端部に合わせて防音筒を構成する。この防音筒の吸音板側を騒音発生源側に向けると共に、この防音筒を密接あるいは所定の間隔をおいて配列してなる。

このような構成においては、吸音板における音波の入射位置によって防音筒の空洞部９の空気層の厚さに対応する周波数の音波を高吸音率で吸音することができ、この防音筒は広範囲の周波数を有する音波に対して高吸音性能を有することになる。また、吸音板は凸曲面部を有する形状に形成されているので、この吸音板に対して任意の角度をなして入射する音波を高吸音率で吸音することが可能である。

特開平２−１０８１０号公報 特開平３−２２８９０５号公報

しかしながら、上記のような防音構造物を用いた構成、すなわち、静止誘導電器の外部を覆うか、囲壁を設けることにより外部への騒音の放射を低減する構成の場合、以下のような改善すべき課題があった。

たとえば、既設変電所において変圧器の騒音対策を講じる場合、変圧器の周囲に上記のような防音構造物を新たに設置する必要があるが、設置スペースが限られた場所において騒音対策を講じなければならず、防音構造物を設置できないケースが考えられる。また、新設の場合でも、設置スペースが限られている場合やコスト低減などの要請から、上記のような大掛かりな防音構造物の設置が年々困難となってきている。

ところで、変圧器本体からの放射音そのものを低減することができれば、前述のような変圧器本体を覆う防音構造物が不要になるか、または簡素化することが可能となり、変圧器全体としてコンパクト化を図ることができ、設置スペースの縮小化が実現できる。

一方、変圧器を構成する鉄心や巻線、絶縁冷却用の油などの媒質が収容されている変圧器密閉容器を覆う防音建屋の内部で、発生騒音を低減する手法として、防音建屋内に消音器を設置して、防音建屋内の騒音を低減することにより、防音建屋から外部に放射する騒音を低減する方法が考えられる。

変圧器を覆う防音建屋内に設置可能な消音器の一つに、共鳴型消音器が存在する。共鳴型消音器は、共鳴周波数において消音効果を発揮する装置である。共鳴型消音器のひとつであるヘルムホルツ型消音器の共鳴周波数ｆは（１）式で求められる。（開口形状が丸穴である場合）

ここで、ｃは媒質の音速、Ｓは消音器の開口面積、Ｖは消音器の容積、ｌは開口の長さ（首長さ）、ｄは開口の直径である。

変圧器の場合、発生する音の周波数は電源周波数の２倍の周波数、およびその倍調波成分であることから、発生する騒音の周波数は既知の値となる。そのため、消音器の共鳴周波数を発生騒音の周波数に一致させることにより、消音器による騒音の低減が期待できる。

ところで、防音建屋内にこのようなヘルムホルツ型消音器を設置しても、変圧器密閉容器内でのビルドアップなどにより変圧器本体を覆っている密閉容器壁面からの放射音が増大し、防音建屋内において、共鳴周波数付近において想定したほど騒音の低減が期待できないことがあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、密閉容器内に静止誘導電器本体を収納してガスや油などの絶縁媒体を封入した静止誘導電器アセンブリにおいて、発生騒音を密閉容器内において低減することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る静止誘導電器アセンブリは、鉄心および巻線を備えた静止誘導電器本体と、前記静止誘導電器本体を収容する密閉容器と、前記密閉容器内に封入された絶縁媒体と、前記密閉容器内に配設され、前記静止誘導電器本体から発生する騒音の特徴周波数と共鳴するように空洞部と開口部が形成された共鳴型の消音装置と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、密閉容器内に静止誘導電器本体を収納してガスや油などの絶縁媒体を封入した静止誘導電器アセンブリにおいて、発生騒音を密閉容器内において低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電器アセンブリの構成を示す要部平断面図。 図１におけるII−II線に沿う矢視立断面図。 本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電器アセンブリにおける消音装置の構成を示す平断面図。 本発明の第１の実施形態の第１の変形例における消音装置の構成を示す平断面図。 本発明の第１の実施形態の第２の変形例における消音装置の構成を示す平断面図。 本発明の第１の実施形態の第３の変形例における消音装置の正面図。 本発明の第２の実施形態に係る静止誘導電器アセンブリにおける消音装置の要部立断面斜視図。 本発明の第２の実施形態に係る静止誘導電器アセンブリにおける消音装置の変形例を示す要部立断面斜視図。 従来の変圧器を防振構造物中に配置した状況を示す立面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の発明の実施の形態について、密閉容器内に静止誘導電器本体が収納された静止誘導電器アセンブリの構成について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明を適用した静止誘導電器アセンブリの防音構造を示す要部平断面図であり、図２は、図１のII−II線に沿う要部矢視立断面図である。

図１および図２において、鉄心１２および巻線１３で構成された静止誘導電器本体３０が密閉容器１１内に収容されている。この密閉容器１１の内部には、静止誘導電器本体３０の絶縁・冷却用の絶縁媒体が充填されている。この絶縁媒体としては、たとえば、空気、ＳＦ６ガス、絶縁油などの気体または液体が用いられる。

密閉容器１１の内側には、共鳴型の消音装置１４が設置されている。鉄心１２および巻線１３を要因として発生した騒音は、密閉容器１１の内部にて、この消音装置１４の減音作用により低減される。密閉容器１１内部の騒音が低減されることから、密閉容器１１の壁面から外部に放射される騒音が低減され、その結果、静止誘導電器アセンブリ１全体としての騒音が低減されることになる。

ここで、消音装置１４の構成について、図３を用いて説明する。図３は、図１に示した密閉容器１１の内側に設置される消音装置１４の一つを拡大して示した平断面図である。

消音装置１４は、空洞１５を有する容器３１の一端に容器３１の板厚分の長さ（深さ）Ｌを有する開口部１７が設けられ、いわゆるヘルムホルツ型消音構造を有する共鳴型消音器を形成している。容器３１内の空洞部１５には、吸音部材１６が納められている。

空洞部１５の容積、開口部１７の大きさ、および開口部１７の個数は対象とする騒音の特徴周波数に合わせて、前述した（１）式により決定される。

容器３１の空洞部１５内に配設される吸音部材１６は、たとえば、アルミニウムなどの軽金属により構成されている。アルミニウムなどの金属繊維を材料とした多孔質材は、吸湿による性能低下が比較的小さく、油中で使用した場合でも、十分な吸音効果を得ることができ、軽量で作業性も良く、またリサイクル性にも優れている。

また、アルミニウム発泡材のような、連続気泡体を挿入しても同様の吸音結果を得ることが可能である。連続気泡体の場合、内部に空気などの気体からなる気泡が多数存在することから、連続気泡体を用いた場合には、空間層の役割も果たすので、この空間層による音の吸収効果も期待できる。

なお、ここでは、絶縁媒体が油の場合について説明したが、絶縁媒体が空気やＳＦ６などの気体である場合は、グラスウールなどの吸音材を用いても良く、絶縁媒体により劣化しない材料であれば構わない。

このように構成された消音装置１４を、密閉容器１１の内部に設置することにより、密閉容器内部における騒音を効果的に低減することが可能となる。

本実施形態においては、上記のように構成したことにより、従来のように静止誘導電器アセンブリを覆う、または囲うような構成の防音構造を省略、または簡易化することができ、かつ騒音低減性能の優れた、静止誘導電器アセンブリの防音構造を提供することができる。

なお、密閉容器内部に配置される消音装置の位置、個数については、図示したものに限定されるものではなく、対象とする騒音の特性に応じて適宜選択すれば良い。

また、本実施形態では、消音装置を形成する容器に孔をあけるだけの構成としたが、必要とされる開口部長さ（深さ）によっては、開口部にノズル状のパイプを取り付けるようにしても良い。

次に、本発明の第１の実施の形態の第１の変形例について、図４を用いて説明する。図４は、図３に示した消音装置を複数個（図では２個）組み合わせた消音装置の構成を示すものである。ここで、消音装置１４ａ、１４ｂは、それぞれ異なる周波数に共鳴するように調整された複数の消音装置を組み合わせて構成したもので、図１と同様に、密閉容器１１の内側に配置されている。すなわち、図４に示すように、消音装置１４ａ、１４ｂは、それぞれ、容器３１ａ、３１ｂを有し、これらの容器３１ａ、３１ｂは、開口１７ａ、１７ｂを持つとともに空間１５ａ、１５ｂを有し、その空間１５ａ、１５ｂ内に吸音部材１６ａ、１６ｂを有している。

このように、それぞれ異なる共鳴周波数を有する複数の共鳴型消音装置１４ａ、１４ｂを組み合わせることで、異なる周波数成分を有する騒音に対して効果のある消音装置を構成できるので、静止誘導電器の発生騒音が複数の特徴周波数成分を有するような場合においても、効果的に発生騒音を低減することが可能となる。

つぎに、図５に示す第２の変形例では、同一の容器内部に仕切り部１９を設けて２個の共鳴型消音器を構成する。このような構成としても、第１の変形例と同様の効果を得ることができる。

なお、図４または図５に記載した共鳴型消音器に関しては、共鳴型消音器の数は図示した２個に限定されるものではなく、騒音の特性に応じて、３個以上組み合せて構成しても良い。

また、消音装置の空洞内に配設される吸音部材は、図示したように空洞全体を満たすように配置しても良いし、また適度な隙間を設けて設置しても良い。

次に、本発明の第１の実施形態の第３の変形例について、図６を参照して説明する。図６は、第１の実施形態における消音装置を組み合わせてパネル状に構成した消音装置の正面図を示している。

図６においては、たとえば、複数の共鳴周波数に対応するように、異なる共鳴周波数を有する複数個の消音装置２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｎを組み合わせてパネル状の消音装置２１を形成したものであり、２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｎは消音装置の開口部、２４ａ、２４ｂ、・・・、２４ｎは消音装置の空洞部である。図示の例では、縦４列、横３列の計１２個の消音装置を組み合わせて構成している。

このような構成とすることにより、複数の周波数成分を有する騒音に対しても騒音低減を図ることができるとともに、複数の消音装置をあらかじめパネル状に組み立てておくことで、密閉容器の必要な箇所への取り付けが容易になり、組立て作業性が向上し、密閉容器の壁面に取り付けることにより密閉容器の強度向上も期待できる。

なお、消音装置の組み合わせについては、図示した形態に限定されず、対象となる静止誘導電器の特性に合わせた構成とすれば良い。また、開口部の大きさや個数についても、同様に図示したものに限定されるものではなく、対象となる静止誘導電器の特性に合わせた構成とすればよい。

（第２の実施形態）
本発明に係る第２の実施形態の静止誘導電器アセンブリの防音構造について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態の静止誘導電器アセンブリの防音構造に用いる消音装置の要部立断面斜視図であり、第１の実施形態と同様に静止誘導電器本体３０が収納された密閉容器内に配設される。

消音装置２５は、断面が半円筒状の容器に仕切り部２３を設け、それぞれ、開口部２２ａ、２２ｂ、空洞部２４ａ、２４ｂを有する２個の共鳴型消音装置２５ａ、２５ｂを形成するように構成したものである。このため、消音装置２５の片端面は円弧状に形成されている。また、空洞部２４ａ、２４ｂ内には吸音部材１６ａ、１６ｂが配設されている。

空洞２４ａ、２４ｂおよび開口部２２ａ、２２ｂは、開口部の長さ（首長）に相当する消音装置本体の板厚との組み合わせが、対象の騒音の周波数と共鳴するように、前述した（１）式に従って決定されるヘルムホルツ型消音器の構成となっている。これにより、共鳴周波数においての消音効果が期待できる。

本構成では、消音装置の形状を片端面は円弧状にし、その円弧面に開口部を設けている。端面部を円弧状とすることにより、開口部の面積を大きくすることができるので、開口部の開口率設定の範囲が大きくなる。ヘルムホルツ型消音器の開口率は、消音装置の吸音率に影響を与えることから、より理想的な消音装置を実現することができる。また、開口の設置位置については、密閉容器壁面に対して直交する方向のみならず、たとえば密閉容器壁面に対して平行な方向など、騒音低減に対して最も効果的な方向に設定することができる。

また、空洞内部に挿入される吸音部材は、第１の実施形態と同様に、たとえばアルミニウムなどの金属繊維により構成されたものを用いる。この吸音部材を空洞内部に配設することにより、共鳴周波数付近の吸音率を大きくすることができる。

また、第１の実施形態と同様に、アルミニウム発泡材のような連続気泡体を配設しても同様の結果を得ることが可能である。この連続気泡体の場合、内部の気泡が空気などの気体であることから、この連続気泡体を挿入した場合には、空間層の役割も果たすので、この空間層による音の吸収効果も期待できる。

また、このような形状とした場合には、密閉容器１１内における制約が少なくなり、たとえば密閉容器１１のコーナー部などのようなスペースに対しても設置することが可能となる。

したがって、従来設けられていた静止誘導電器アセンブリの周囲に設置される防音構造を省略または簡略化でき、かつ騒音低減性能に優れた、効果的な消音装置を実現することができる。

なお、消音装置の形態は、図７に示したような空洞を２分割する形で２個の消音器を形成した構成に限定されるものではなく、たとえば、図８のような四分の一円筒状の共鳴型消音装置２５を２個突き合わせて配置しても良く、また、３分割以上に分割しても良い。また、内部に挿入される吸音部材についても、図示したように空洞内全体に配設しても良いし、騒音の特性に応じて程度な隙間を設けて配設しても構わない。また、消音装置の空洞部の形状は図示した形状に拘らず、密閉容器内の空間に合わせて任意の形状に形成しても、同様の騒音低減効果が期待できる。

１ … 静止誘導電器アセンブリ
２ … 防音構造物
３ … 吸音部材
４ … 変圧器
９ … 空洞部
１１ … 密閉容器
１２ … 鉄心
１３ … 巻線
１４、１４ａ、１４ｂ … 消音装置
１５、１５ａ、１５ｂ … 空洞部
１６、１６ａ、１６ｂ … 吸音部材
１７、１７ａ、１７ｂ … 開口部
１９、２３ … 仕切り部
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｎ … 消音装置
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｎ … 開口部
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｎ … 空洞部
２５、２５ａ、２５ｂ … 消音装置
３０ … 静止誘導電器本体
３１、３１ａ、３１ｂ … 容器
Ｌ … 開口部長さ（開口部深さ）

Claims (7)

1. 鉄心および巻線を備えた静止誘導電器本体と、
   前記静止誘導電器本体を収容する密閉容器と、
   前記密閉容器内に封入された絶縁媒体と、
   前記密閉容器内に配設され、前記静止誘導電器本体から発生する騒音の特徴周波数と共鳴するように空洞部と開口部が形成された共鳴型の消音装置と、
   を有することを特徴とする静止誘導電器アセンブリ。
2. 前記消音装置は、前記密閉容器の内壁面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導電器アセンブリ。
3. 前記消音装置は、少なくともその一面が曲面形状に形成され、その曲面部に開口部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の静止誘導電器アセンブリ。
4. 前記消音装置は、共鳴周波数が互いに異なる複数の共鳴型消音装置を組み合わせて構成したものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の静止誘導電器アセンブリ。
5. 前記消音装置は、複数の共鳴型消音装置を格子状に配列して形成したものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の静止誘導電器アセンブリ。
6. 前記消音装置の空洞部に吸音部材を配設したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の静止誘導電器アセンブリ。
7. 前記吸音部材は、前記密閉容器内に充填される絶縁媒体に対して耐性を有する多孔質材または連続気泡体のいずれかで構成したものであることを特徴とする請求項６に記載の静止誘導電器アセンブリ。

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