JP2015069977A - 静止誘導電器 - Google Patents

Abstract

【課題】静止誘導電器の密閉容器内において、複数の周波数成分を有する騒音を低減できる共鳴型の吸音装置を備えた静止誘導電器を提供する。
【解決手段】実施形態に係る静止誘導電器は、鉄心３および巻線２を備えた静止誘導電器本体１１と、静止誘導電器本体１１を収容する密閉容器１と、密閉容器１内に配設されて静止誘導電器本体１１から発生する騒音の複数周波数成分と共鳴する共鳴型の吸音装置４と、を有する。吸音装置４は、密閉容器１の内壁面と静止誘導電器本体１１との間に取り付けられている。吸音装置４は、開口部とこの開口部と連通する複数の空洞部により複数の共鳴部を連続して形成して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、変圧器やリアクトルなどに代表される静止誘導電器に関し、特にその低騒音構造に関する。

近年、変圧器やリアクトルなどの静止誘導電器は、大容量化、小型・軽量化に伴って、大きな電界や磁界エネルギーがより小さい空間に閉じ込められる構造になっており、これに伴い、静止誘導機器から発生する振動・騒音が大きくなる傾向がある。

一般に、静止誘導電器の騒音は静止誘導電器本体の振動が静止誘導電器本体を収容する容器に伝播し、容器の側面が振動して周囲に音を放射し、騒音となる。

静止誘導電器の騒音には単一周波数の場合と複数周波数が混在する場合があるため、騒音を低減するためには、複数の騒音を同時に低減することが望ましい。

騒音を低減する手段としては、鋼板やコンクリートなどで構成された防音タンクや防音建屋、防音壁などの構造物で静止誘導電器を覆うような構造が多いが、防音壁と発音源間の距離は音の波長より短いため、空気バネの作用によって防音壁が直接加振される課題や、対応できる周波数が限定されるという課題があった。

特開平９−２１３５４１号公報 特開２００６−８５１８４号公報 特開平３−２２８９０５号公報 特開２０１０−２１２３５０号公報

この課題に対処するために、開口部と空洞部を有する構造体を、静止誘導電器の外部、もしくは内部空間に設置し、ヘルムホルツ共鳴原理によって特定の共鳴周波数の騒音を低減する吸音構造体が提案されている。

例えば、特許文献１では、開口部の断面積と長さの異なる複数の筒状の共鳴構造体を防音容器の内壁面に複数設置することで異なる周波数の騒音が低減できる。

特許文献２では、防音壁の内側に多孔質防音板を設置し、防音板の開口率と孔直径を設計することで有効に吸音する。

特許文献３では、凸曲面を持つ吸音板と遮音板間の空気層の厚さが異なる構造によって、広い周波数帯域で吸音できる。

しかし、これらの構造は従来の技術に比べてより広い周波数帯域で有効な吸音効果が得られるが、静止誘導電器の外部に設置するため、設置スペース、コスト、施工時間がかかるという課題があった。

これに対して、特許文献４では、静止誘導電器の内壁面に複数周波数に対応可能な共鳴型吸音装置を設置し、省スペースで一定の周波数帯域で有効に吸音できる。しかし、このような構造の場合、吸音できる周波数帯域が限定され、広い周波数帯域の騒音を一箇所またはその近傍で同時に吸音することができないという課題があった。

本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、静止誘導電器の密閉容器内に設置され、比較的簡易な構造で複数の周波数成分を有する騒音を効果的に低減できる共鳴型吸音装置を備えた静止誘導電器を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る静止誘導電器は、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、前記密閉容器内に配設され、前記静止誘導電器本体から発生する騒音の複数周波数成分と共鳴する共鳴型の吸音装置と、を有することを特徴とする。

本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電器の水平断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視拡大立断面図。 第１の実施形態の変形例である静止誘導電器の立断面図。 第１の実施形態の変形例である静止誘導電器の立断面図。 本発明の第１の実施形態における騒音低減効果例を示す図。 第１の実施形態の変形例である静止誘導電器の共鳴部を示す斜視図。 本発明の第２の実施形態に係る静止誘導電器の水平断面図。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う矢視拡大立断面図。

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）
本発明の第１の実施形態について、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の構成について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る静止誘導電器の概略構成を示す水平断面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視拡大立断面図である。

図１において、鉄心３および巻線２を備えた静止誘導電器本体１１が密閉容器１に収納されており、密閉容器１の内部空間には、静止誘導電器本体１１の絶縁、冷却のための絶縁媒体５が充填されている。絶縁媒体５としては、例えば、絶縁油、空気、ガスなど液体または空気が用いられる。

密閉容器１の側板１ａの内側には、共鳴型の吸音装置４が設置されており、鉄心３および巻線２を要因として発生した騒音は、密閉容器１の内部で吸音装置４によって低減され、密閉容器１の外部に放射される騒音が低減される。

次に、図２を用いて、本実施形態の静止誘導電器に配設される共鳴型の吸音装置の具体的な構成について説明する。

図２において、吸音装置４は、多孔質材の絶縁材からなる基板４０に、それぞれ、直径がｄ１、ｄ２、ｄ３、深さがｔ１、ｔ２、ｔ３の連通する３つの空洞部７を有する共鳴部４１が、距離Ｂを隔てて形成されるように孔加工がされている。吸音装置４は、支持具３０によって側板１ａに支持されている。

なお、本実施形態では、共鳴部４１が２つの場合を示したが、低減対象となる騒音の周波数の種類によって適宜共鳴部の数を設計すれば良い。また、共鳴部４１の空洞部７の数も３つに限るものではなく、低減対象となる騒音の周波数の種類によって適宜数を増減すれば良い。

ここで、吸音装置４の開口部６の径をｄｉ、深さをｔｉ、開口部６間距離をＢ、開口率をｐ、音速をｃとする。このとき、ヘルムホルツの共鳴原理に基づく式（１）および式（２）において、第２孔の開口部が第１孔の空洞部の内径、第３孔の開口部が第２孔の空洞部の内径という関係が成立する。これにより、吸音装置４は複数の周波数ｆｉで共鳴し、静止誘導電器本体１１から発生した騒音を低減することができる。

式（１）および式（２）から次の式（３）が得られる。

式（３）によれば、開口部６の第１の孔径ｄ１と孔深ｔ１および吸音装置４の厚さから、第１孔の空洞部であり第２孔の開口部の孔径ｄ２、孔深ｔ２が得られ、第３孔の孔径ｄ３、孔深ｔ３が得られる。これらの関係性から、低減したい騒音の周波数の数Ｎに対して（Ｎ＋１）個の開口部を持つことで吸音が可能になる。

上記により、吸音装置の各パラメータを組み合わせることによって、複数周波数の騒音が共鳴吸音できる吸音装置が実現できる。例えば、密閉容器１と静止誘導電器本体１１の間に吸音装置４を設置した場合の吸音装置の騒音低減効果を図５に示す。騒音値は吸音装置背面近傍で測定した騒音レベルであり、図５に示すように、吸音装置４がある場合、広い周波数範囲で２ｄＢ程度の低減効果が得られた。

次に、本実施形態の変形例について、図３を用いて説明する。多孔質の絶縁材からなる基板４０には図２と同様に開口部６と空洞部７を有する共鳴部が形成されている。図３の構成が図２の構成と異なる点は、基板４０の両面に共鳴部４１が形成されていることである。

このような構造にすることで、静止誘導電器本体１１に対向して設けられた吸音装置４は、静止誘導電器本体１１から直接放射される騒音の吸音に加えて、静止誘導電器本体１１からの騒音が密閉容器１の内壁面に反射して発生する反射音や、吸音装置４の背面に回り込む騒音についても、密閉容器１の内面側に向いた開口部６を有する共鳴部４１による吸音効果により、騒音低減効果が得られる。

次に、図３に示した吸音装置４の変形例について、図４を用いて説明する。図３においては、多孔質の絶縁材からなる基板４０に穴加工を施すことにより吸音装置４を形成した例を示したが、図４の構造では、薄い平板状の絶縁板２１を積層して接着剤２２によって接着して吸音装置４を形成したものである。絶縁板２１には、積層したときに３つの開口部６と連通する空洞部７が形成されるように、あらかじめ孔加工が施されている。

このように構成することで、一枚の厚板の厚さ方向に互いに隣接して並んだ複数の空洞部７を孔加工により形成する場合に比べて、容易に複数の共鳴部４１を形成することができる。さらに、設置位置の加振される力の大きさに応じて、ヤング率の異なる絶縁板２１の材質を組み合わせることができるため、耐振動性能も向上できる。なお、絶縁板２１は例えば１ｍｍ以上のプレスボードや絶縁用紙などで対応できる。

また、空洞部７の形状は、円柱形状でも直方体でも、低減対象となる騒音の周波数に対して共鳴による吸音効果が期待できる構造であれば形状は問わない。例えば、図６に示すように、空洞部７ａの形状が直方体の場合、低減対象の騒音の周波数によって、例えば第ｉ開口部の面積Ｓｉと第ｉ空洞部の体積Ｖｉを式（４）により決定すればよい。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態について、図７、図８を用いて説明する。

図７は本実施形態に係る静止誘導電器の水平断面図であり、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う矢視拡大立断面図である。第１の実施形態においては、多孔質材からなる基板に孔加工を施して吸音装置を形成した例と、薄い絶縁板に孔加工を施したものを積層して貼り合せて吸音装置を形成する例を示した。第２の実施形態においては、薄い絶縁材の板を用いて開口部６と連通する複数の空洞部７を有する複数の共鳴器（共鳴部）５０を一体形成して共鳴型の吸音装置４を構成したものである。吸音装置４は、静止誘導電器の密閉容器１内で、例えば密閉容器１の底板１ｂと天板１ｃに、支持具３１によってそれぞれ支持されている。

このように、薄板を用いて複数の空洞部７を有する一体型の吸音装置４を構成したことで、密閉容器１内の設置スペースが限られている場合など、静止誘導電器のコンパクト化が実現できる。

さらに、共鳴器５０の空洞部７の内面に吸音部材を貼り付けることにより、さらに大きな吸音効果を得ることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１… 密閉容器 １ａ… 側板
１ｂ… 底板 １ｃ… 天板
２… 巻線 ３… 鉄心
４… 吸音装置 ５… 絶縁媒体
６… 開口部 ７，７ａ… 空洞部
１１… 静止誘導電器本体 ２１… 絶縁板
２２… 接着剤 ３０，３１… 支持具
４０… 基板 ４１… 共鳴部
５０… 共鳴器（共鳴部）

Claims (6)

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、
   前記密閉容器内に配設され、前記静止誘導電器本体から発生する騒音の複数周波数成分と共鳴する共鳴型の吸音装置と、
   を有することを特徴とする静止誘導電器。
2. 前記吸音装置は、前記密閉容器の内壁面と静止誘導電器本体との間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。
3. 前記吸音装置は、開口部とこの開口部と連通する複数の空洞部により複数の共鳴器を連続して形成して構成したものである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。
4. 前記吸音装置は、多孔質板に少なくとも一つの開口部と、この開口部に連通する複数の空洞部を加工して構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の静止誘導電器。
5. 前記吸音装置は、絶縁板を複数枚積層し貼り合せて構成され、前記絶縁板には一つの開口部に対して複数の連通する空洞部が形成されるように予め孔加工が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の静止誘導電器。
6. 前記吸音装置の空洞部に、吸音部材を配設したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の静止誘導電器。

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