JP2017135324A

JP2017135324A - 静止誘導機器

Info

Publication number: JP2017135324A
Application number: JP2016015816A
Authority: JP
Inventors: 一真吉竹; Kazuma YOSHITAKE; 拓弥岩崎; Takuya Iwasaki; 賢治中ノ上; Kenji Nakanoue
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: JP6505616B2

Abstract

【課題】冷却水路を有さずとも、静止誘導機器の中身より上部の電気絶縁油が持っている熱をタンク外に放出することができ、かつ、タンク部の内圧変動を抑制できる静止誘導機器を提供する。【解決手段】鉄心−コイル組立体をタンク１５に収容し、電気絶縁油１８を入れた静止誘導機器であって、タンク上部に設けたカバー１６と、カバー１６に設けた放熱機構２０を備える。放熱機構２０は、タンク１５の内部で、電気絶縁油１８に浸った状態或いは浮いた状態の集熱部２２と、カバー１６の外側に配置される放熱部２３と、集熱部２２で集めた熱を放熱部２３に伝達する伝熱部２４と、を備える。また、放熱機構２０は、タンク１５の内側において、内蔵型コンサベータを備えていても良い。【選択図】図１

Description

本発明は、変圧器やリアクトルなどの静止誘導機器の放熱技術に関する。

変圧器やリアクトルなどの静止誘導機器においては、コイルに電流を流すことにより熱が発生する。そのため、様々な放熱機構が設けられている。

特許文献１には、変圧器カバーへの熱伝達を抑制して表面温度を低減した水冷変圧器が開示されている。この特許文献1には、「鉄心から外部に放出される熱を冷却部材で吸収し、冷却部材から二次コイル部材に伝熱する構成としている。二次コイルが内部に冷却水路を有して効率的に冷却される」と記載されている。

特開２００８−１７７１８４号公報

前記特許文献1では、変圧器内部で鉄心を覆い二次コイルに接続されている冷却部材を介して冷却水路に熱を移動することで、冷却を行う構造をとっている。しかし、特許文献１の構造では、冷却水路を有さない場合には冷却効率が著しく低下し、また、二次コイルに熱を移動させているため、二次コイルの温度上昇が予想される。また、他にも冷却部材を変圧器本体とカバーの間に設置しているため、変圧器のカバーからの放熱が見込めないという問題があった。その他にも、温度上昇に伴う、変圧器のタンク部の内部圧力変動が生じるといった問題がある。

また、鉄心−コイル組立体をタンクに収納し、電気絶縁油を入れた油入変圧器においては、タンク内の油層とタンクのカバーとの間に断熱性の高い空気層が存在することから、カバーからの放熱は著しく低いと考えられる。このような課題は、変圧器に限らず、リアクトルなどの静止誘導機器に共通するものである。

本発明は、冷却水路を有さずとも、静止誘導機器の中身より上部の電気絶縁油が持っている熱をタンク外に放出することができ、かつ、タンク部の内圧変動を抑制できる静止誘導機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、鉄心−コイル組立体をタンクに収容し、電気絶縁油を入れた静止誘導機器であって、タンク上部に設けたカバーと、前記カバーに設けた放熱機構を備え、前記放熱機構は、前記タンクの内部で、前記電気絶縁油に浸った状態或いは浮いた状態の集熱部と、カバーの外側に配置される放熱部と、前記集熱部で集めた熱を放熱部に伝達する伝熱部と、を備えるものである。

本発明の静止誘導機器において、前記放熱機構は、タンクの内側において、内蔵型コンサベータを備えていても良い。

本発明によれば、冷却水路を有さずとも、静止誘導機器の中身より上部の電気絶縁油が持っている熱をタンク外に放出することができ、かつ、タンク部の内圧変動を抑制することができる。

そして、温度上昇の抑制により静止誘導機器の小型化や原価低減ができ、また、タンクの内部圧力変動の抑制により構造の簡便化、事故防止ができる。

本発明の実施例１の放熱機構を有する変圧器の構成図を示す。本発明の実施例１の放熱機構の構成図を示す。本発明の実施例２の風船形状コンサベータ付き放熱機構を有する変圧器の構成図を示す。本発明の実施例２の風船形状コンサベータの構成図を示す。本発明の実施例３の蛇腹形状コンサベータ付き放熱機構を有する変圧器の構成図を示す。本発明の実施例３の蛇腹形状コンサベータの構成図を示す。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

図１および図２を用いて、本発明の実施例１の変圧器を説明する。

図１は、本実施例の変圧器の正面図である。変圧器のタンク１５には、変圧器本体１１が収納され、電気絶縁油１８が入れられている。変圧器本体１１は、鉄心１２とコイル１３とを組み立てた鉄心−コイル組立体で構成されている。タンク１５の上部には、カバー１６が取り付けられ、カバー１６には、本発明の特徴である放熱機構２０が設けられている。放熱機構２０は、集熱部２２、放熱部２３、および集熱部と放熱部の間の伝熱部２４から構成されている。集熱部２２は、タンク１５の内部の電気絶縁油１８に浸った状態にあり、放熱部２３は、カバー１６の外側に配置されている。変圧器本体１１の、特にコイル１３から発生する熱により電気絶縁油１８が加熱される。電気絶縁油１８の熱は、放熱機構２０の集熱部２２で集められ、伝熱部２４により放熱部２３へ伝達され、放熱部２３から外部へ放熱される。この構造により、電気絶縁油１８の熱エネルギーをタンク１５の外部に放出できる。通電時、変圧器で発生した損失が熱エネルギーとなり、周囲の電気絶縁油を温める。温められた電気絶縁油１８は密度が小さくなりタンク１５の上部に移動する。一般にタンクの上部には空気層が存在するが、タンクの上部に放熱機構を設けることにより、油層上部からの放熱が効率的に行われる。

図２は、放熱機構２０の構成をより具体的に示した図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は側面図である。集熱部２２、放熱部２３および伝熱部２４は、熱電率の良い金属材料、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミニウムなどで作成される。集熱部２２や放熱部２３にフィンを取り付けて、表面積を増やすことで、より冷却効率が向上する。

本実施例によれば、冷却水路などの放熱手段を有さずとも、変圧器の本体より上部の電気絶縁油が持っている熱をタンク外に放出することができる。

図３および図４を用いて、本発明の実施例２の変圧器を説明する。

図３は、本実施例の風船形状コンサベータ付き放熱機構３０を備える変圧器の正面図である。変圧器のタンク１５に、変圧器本体１１が収納され、電気絶縁油１８が入れられている構成は、実施例１と同様である。

本実施例の放熱機構は、カバー１６の内側に内蔵型コンサベータを備えており、内蔵型コンサベータは風船形状コンサベータで構成されている。そして、本実施例の風船形状コンサベータ付き放熱機構３０では、風船形状コンサベータは熱をタンク１５の外に排出するための放熱部２３と接続されている。放熱部２３は変圧器の内部からカバー１６を介してタンク１５外部まで接続されている。放熱部２３はカバー１６と一体に構成されていても良いし、別体でも良い。

図４は、本実施例の内蔵型コンサベータの構成図である。内蔵型コンサベータは、風船形状コンサベータ３１を網状伝熱材３２で包んだ様な構造をしており、網状伝熱材３２は放熱機構３０の放熱部２３に直接接続される。風船形状コンサベータ３１は電気絶縁油１８に浸った状態、あるいは浮いた状態であり、網状伝熱材３２および放熱部２３を介して、電気絶縁油の熱をタンク１５の外部に放出できる構造になっている。通電時には、実施例１と同じ原理で、変圧器で発生した熱の放熱が行われる。なお、図には記載していないが、風船形状コンサベータ３１に接続して実施例１の放熱機構と同様に集熱部を設けても良い。

また、変圧器の温度変化に伴い、タンク１５の内部圧力変動が発生した際には、風船形状コンサベータ３１が伸縮することでタンク１５の内部圧力変動を緩和することができる。

本実施例によれば、放熱機構として風船形状コンサベータ付き放熱機構を用いたので、変圧器で発生する熱をタンク外に放出することができ、かつ、タンク部の内圧変動を抑制することができる。

図５および図６を用いて、本発明の実施例３の変圧器を説明する。

図５は、本実施例の蛇腹形状コンサベータ付き放熱機構４０を備える変圧器の正面図である。変圧器のタンク１５に、変圧器本体１１が収納され、電気絶縁油１８が入れられている構成は、実施例１と同様である。

本実施例の蛇腹形状コンサベータ付き放熱機構４０では、蛇腹形状コンサベータは熱をタンク１５の外に排出するための放熱部２３と接続されている。放熱部２３は変圧器内部からカバー１６を介してタンク１５の外部まで接続されている。放熱部２３はカバー１６と一体に構成されていても良いし、別体でも良い。

図６は、本実施例の内蔵型コンサベータの構成図である。内蔵型コンサベータは、板状伝熱材４１の上に蛇腹形状コンサベータ４２が位置する構造であり、蛇腹形状コンサベータ４２は熱伝導性の金属材料でできている。そして、蛇腹形状コンサベータ４２は放熱機構の放熱部２３に接続され、実施例１と同じ原理で、変圧器で発生した熱の放熱が行われる。加えて、蛇腹形状コンサベータ４２全体を伝熱材で構成することで、より効率を高めることが可能となる。

また、変圧器の温度変化に伴い、タンク１５の内部圧力変動が発生した際には、蛇腹形状コンサベータ４２が伸縮することでタンク１５の内部圧力変動を緩和することができる。

本実施例によれば、放熱機構として蛇腹形状コンサベータ付き放熱機構を用いたので、変圧器で発生する熱をタンク外に放出することができ、かつ、タンク部の内圧変動を抑制することができる。

実施例１〜３では、変圧器を例に本発明の実施例を説明したが、本発明は、リアクトルを含む静止誘導機器に用いることができる。

１０変圧器
１１変圧器本体
１２鉄心
１３コイル
１５タンク
１６カバー
１８電気絶縁油
２０放熱機構
２２集熱部
２３放熱部
２４伝熱部
３０風船形状コンサベータ付き放熱機構
３１風船形状コンサベータ
３２網状伝熱材
４０蛇腹形状コンサベータ付き放熱機構
４１蛇腹形状コンサベータ
４２板状伝熱材

Claims

鉄心−コイル組立体をタンクに収容し、電気絶縁油を入れた静止誘導機器であって、
タンク上部に設けたカバーと、前記カバーに設けた放熱機構を備え、
前記放熱機構は、
前記タンクの内部で、前記電気絶縁油に浸った状態或いは浮いた状態の集熱部と、
カバーの外側に配置される放熱部と、
前記集熱部で集めた熱を放熱部に伝達する伝熱部と、
を備える静止誘導機器。
請求項1記載の静止誘導機器において、
前記放熱機構は、タンクの内側において、内蔵型コンサベータを備えることを特徴とする静止誘導機器。
請求項２記載の静止誘導機器において、
前記内蔵型コンサベータは、網状伝熱材で包まれた風船形状コンサベータを備えることを特徴とする静止誘導機器。
請求項２記載の静止誘導機器において、
前記内蔵型コンサベータは、熱伝導性材料でできた蛇腹形状コンサベータを備えることを特徴とする静止誘導機器。
請求項１記載の静止誘導機器において、
前記集熱部或いは前記放熱部は、フィンを備えることを特徴とする静止誘導機器。
請求項１記載の静止誘導機器において、
前記集熱部、前記放熱部および前記伝熱部は、熱伝導性の金属材料で構成されていることを特徴とする静止誘導機器。
請求項１記載の静止誘導機器において、
前記放熱機構の少なくとも一部は、前記カバーと一体に構成されていることを特徴とする静止誘導機器。
請求項１記載の静止誘導機器において、
前記静止誘導機器は、変圧器であることを特徴とする静止誘導機器。
請求項１記載の静止誘導機器において、
前記静止誘導機器は、リアクトルであることを特徴とする静止誘導機器。
静止誘導機器上部に配置されたカバーを介してタンクの外側に配置された放熱部と、前記タンクの内部であって、電気絶縁油に浸っている集熱部とからなる放熱機構を備え、
前記放熱機構は、前記集熱部が、タンク内部に配置されたコンサベータ近傍に配置されていることを特徴とする静止誘導機器。