JP2539534B2 - 電磁誘導機器の冷却装置 - Google Patents

電磁誘導機器の冷却装置

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JP2539534B2
JP2539534B2 JP2151309A JP15130990A JP2539534B2 JP 2539534 B2 JP2539534 B2 JP 2539534B2 JP 2151309 A JP2151309 A JP 2151309A JP 15130990 A JP15130990 A JP 15130990A JP 2539534 B2 JP2539534 B2 JP 2539534B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/10Liquid cooling
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    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/322Insulating of coils, windings, or parts thereof the insulation forming channels for circulation of the fluid

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、変圧器などの電磁誘導機器の発熱を冷却
する装置に関するものである。
[従来の技術] 第6図〜第8図は、従来の電磁誘導機器の冷却装置を
示す図で、第6図は縦断側面図、第7図は要部平面図、
第8図は冷却媒体の循環特性図である。
図中、(1)は容器、(2)はそのベース、(3)は
容器(1)に収納された変圧器で、鉄心(4)とこれに
巻回された巻線(5)により構成されている。(6)は
容器(1)内に封入されたSF6ガス、空気等の冷却媒
体、(7)は容器(1)内に縦方向に沿って配置され冷
却媒体(6)の上昇流と下降流を区分する隔壁、(8)
は容器(1)の上部に設けられ冷却媒体(6)が流出す
る出口配管、(9)は同じく流入する入口配管であり、
出口及び入口配管(8)(9)はそれぞれフランジを有
している。(10)は容器(1)の上部に配置された熱交
換器で、上下方向に並列する複数本の放熱管(10a)か
らなっている。(11)は放熱管(10a)の上端を連通さ
せる上部配管で、入口配管(12)が設けられている。
(13)は熱交換器(10)の入口配管(12)と容器(1)
の出口配管(8)とを接続する配管、(14)は放熱管
(10a)の下端と連通させる下部配管で、出口配管(1
5)を介して容器(1)の入口配管(9)と接続されて
いる。(16)は上昇する外気である。
従来の電磁誘導機器の冷却装置は上記のように構成さ
れ、変圧器(3)に電圧が印加され、負荷に電力が供給
されると、鉄心(4)及び巻線(5)から発熱する。変
圧器(3)の発生熱量は、通常巻線(5)からの発生熱
量が大部分を占めるので、便宜上、鉄心(4)からの発
生熱量を無視し、第8図を参照して説明する。
まず、巻線(5)の下端部(容器(1)の底面からの
高さH1<以下単に高さH1という>)における冷却媒体
(6)の温度をθすると、冷却媒体(6)は巻線
(5)内に設けられた冷却ダクト(図示しない)を通っ
て巻線(5)からの発生熱量を吸収することにより、巻
線(5)を冷却して、その上端部(高さH2)における冷
却媒体(6)の温度はθとなる。次に、温度θに昇
温された冷却媒体(6)は、容器(1)の出口配管
(8)及び配管(13)を通って熱交換器(10)の入口配
管(12)(高さH4)に導かれ、更に上部配管(11)を通
って放熱管(10a)に流入する。そして、放熱管(10a)
を下降する間に外気(16)と熱交換を行い、温度θ
ら温度θまで冷却される。そして、温度θに冷却さ
れた冷却媒体(6)は、下部配管(14)(高さH3)及び
出口配管(15)を通って容器(1)の入口配管(9)に
導かれ、更に容器(1)内の側壁と隔壁(7)で形成さ
れた空隙を下降し、再び容器(1)内の巻線(5)の下
端部(高さH1)に戻る。
すなわち、第8図に示すように、冷却媒体(6)は点
A(温度θ、高さH1)から、矢印に沿って点B(温度
θ、高さH2)、点C(温度θ、高さH4)、点D(温
度θ、高さH3)及び点Aで形成される四辺形の辺を循
環するようなサイクルを描いて流れる。
[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の電磁誘導機器の冷却装置では、容
器(1)の上部に容器(1)内に封入された冷却媒体
(6)を冷却する熱交換器(10)を配置しているため、
容器(1)と熱交換器(10)を接続する配管(13)が必
要になるという問題点がある。この配管(13)は通常円
管又は矩形管で構成され、その外表面積は小さく、放熱
効果は期待できないのに、容器(1)の上部に大きな設
置床面積を占有し、熱交換器(10)を設置する床面積を
縮小している。このため、冷却媒体(6)の温度を所定
値以下にするために必要な放熱面積を有する熱交換器
(10)を得るには、高さ寸法を大きくする必要があり、
この装置全体の寸法を大きくしなければならないという
問題点がある。
この発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、容器と熱交換器を接続する配管を省略でき、かつ容
器上部に熱交換器設置に十分な床面積を得ることができ
るようにした電磁誘導機器の冷却装置を提供することを
目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る電磁誘導機器の冷却装置は,冷却媒体
が封入された容器内に電磁誘導機器を収納し,外気との
熱交換により上記冷却媒体を冷却する放熱管を持つ熱交
換器を上記容器に接続したものにおいて,上記熱交換器
を,下端が上記容器に接続され冷却媒体が上昇する複数
の放熱管からなる第1の放熱器と,上端が上記第1の放
熱器の上端に接続され下端が上記容器に接続され冷却媒
体が下降する複数の放熱管からなる第2の放熱器とで構
成し,上記熱交換器を上記容器の上部に配置したもので
ある。
また,この発明の別の発明に係る電磁誘導機器の冷却
装置は,冷却媒体が封入された容器内に電磁誘導機器を
収納し,外気との熱交換により上記冷却媒体を冷却する
放熱管を持つ熱交換器を上記容器に接続したものにおい
て,上記熱交換器を,下端が上記容器に接続され冷却媒
体が上昇する複数の放熱管からなる第1の放熱器と,上
端が上記第1の放熱器の上端に接続され下端が上記容器
に接続され冷却媒体が下降する複数の放熱管からなる第
2の放熱器とで構成し,上記第1の放熱器を上記容器の
上部に配置し,上記第2の放熱器を上記容器の側部に配
置したものである。
[作 用] この発明においては、容器上部に設置された熱交換器
を、第1の放熱器と第2の放熱器で構成して容器に接続
したため、冷却媒体の上昇流路は第1の放熱器で兼用さ
れる。また、第1の放熱器は従来の上昇流路に比しその
表面積は大きく、冷却媒体の上昇中に並流する外気との
間で熱交換が行われるため、容器上部の床面積は熱交換
器用として利用できる。
また、この発明の別の発明においては、第2の放熱器
を容器の側部に配置したため、第2の放熱器は長尺の放
熱器が使用できる。
[実施例] 第1図〜第3図はこの発明の一実施例を示す図で、第
1図は縦断側面図、第2図は要部平面図、第3図は冷却
媒体の循環特性図であり、従来装置と同様の部分は同一
符号で示す。
図中、(21)は容器(1)の上部に配置され熱交換器
で、上下方向に並列する複数の放熱管(21a)からなる
第1の放熱器(21A)と、同様の第2の放熱器(21B)か
らなっており、第1の放熱器(21A)の下端に設けられ
た入口配管(22)により容器(1)の出口配管(8)に
接続され、第2の放熱器(21B)の下端の下部配管(25
B)(後出)に設けられた出口配管(23)により容器
(1)の入口配管(9)に接続されている。(24)は第
1及び第2の放熱器(21A)(21B)の上端を連通させる
上部配管、(25A)(25B)は遮断壁(26)で通路を遮断
することにより第1及び第2の放熱器(21A)(21B)の
それぞれの下端を連通させる下部配管である。
上記のように構成された電磁誘導機器の冷却装置にお
いては、従来と同様に巻線(5)の下端部(高さH1)に
おける冷却媒体(6)の温度をθとすると、冷却媒体
(6)は巻線(5)を冷却してその上端部(高さH2)に
おける温度はθとなる。次に、温度θに昇温された
冷却媒体(6)は、容器(1)の出口配管(8)及び熱
交換器(21)の入口配管(22)を通って下部配管(25
A)(高さH3)に導かれ、ここで第1の放熱器(21A)の
各放熱管(21a)に分流して上昇する。そして、冷却媒
体(6)と並流する外気(16)と熱交換を行い、温度θ
から温度θに冷却され、上部配管(24)(高さH4
に集合する。上記配管(24)へ流入した冷却媒体(6)
は、水平方向に流れて、第2の放熱器(21B)の各放熱
管(21a)に分流して下降し、外気(16)に対して対向
流となり、外気(16)と熱交換しながら下部配管(25
B)(高さH3)で再び合流する。このとき、冷却媒体
(6)は温度θから温度θまで冷却され、出口配管
(23)及び入口配管(9)を通り、隔壁(7)で形成さ
れる空隙を下降して、巻線(5)の下端部(高さH1)に
戻る。
すなわち、第3図に示すように、冷却媒体(6)は点
A(温度θ、高さH1)から矢印に沿って点B(温度θ
、高さH2)、点B1(温度θ、高さH3)へ流れ、ここ
で第1の放熱器(21A)内に分流して上昇し、点C(温
度θ、高さH4)で合流し、再び第2の放熱器(21B)
内に分流して下降し、点D(温度(温度θ、高さH3
で再び合流して、点Aに戻るように循環サイクルを描
く。
このように、従来の配管(13)に相当する機能を、熱
交換器(21)の第1の放熱器(21A)で兼用させたた
め、熱交換器(21)の床面積及び高さを同一とした場合
は、熱交換器(21)の放熱面積を大幅に増大できたこと
になる。すなわち、機器の許容温度上昇を同一とする場
合は、熱交換器(21)の放熱面積は同一でよいため、従
来装置に比べて高さを同一とする場合は、床面積を小さ
くでき、また床面積を同一とする場合は、高さを低くす
ることができることになる。
第4図及び第5図は、この発明の別の発明の一実施例
を示す図で、第4図は縦断側面図、第5図は冷却媒体の
循環特性図である。
この実施例は、第1図の第2の放熱器(21B)を容器
(1)の側部に配置したもので、第2の放熱器(21B)
の上端に設けられた入口配管(31)により、第1の放熱
器(21A)の上部配管(24)の出口配管(31)に接続さ
れ、共通の上部配管を有している。また、第2の放熱器
(21B)の出口配管(23)は、容器(1)下部に設けら
れた入口配管(33)に接続されている。
この実施例の動作は、第1図のものと同様であるの
で、詳細な説明は省略する。循環する冷却媒体(6)の
温度とその位置における高さの関係を第5図に示す。
第2の放熱器(21B)は、その内部を冷却媒体(6)
が下降して流れ、外気(16)とは対向流をなす点は第1
図のものと同様であるが、容器(1)の側部に配置さ
れ、しかも長尺の放熱管(21a)を使用することができ
るため、小さな床面積で大きな放熱面積を得ることがで
きる。また、容器(1)内の隔壁(7)も不要となる。
[発明の効果] 以上説明したとおりこの発明では、容器上部に設置さ
れた熱交換器を、第1の放熱器と第2の放熱器で構成し
て容器に接続したので、冷却媒体の上昇流路は第1の放
熱器で兼用され、容器と熱交換器を接続する配管を省略
できると共に、放熱面積が大きくなり、装置を小形にし
て安価に製造できる効果がある。
また、この発明の別の発明では、第2の放熱器を容器
の側部に配置したので、第2の放熱器は長尺となり、小
さな床面積で大きな放熱面積を得ることができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はこの発明による電磁誘導機器の冷却装
置の一実施例を示す図で、第1図は縦断側面図、第2図
は第1図の要部平面図、第3図は冷却媒体の循環特性
図、第4図及び第5図はこの発明の別の発明による電磁
誘導機器の冷却装置の一実施例を示す図で、第4図は縦
断側面図、第5図は冷却媒体の循環特性図、第6図〜第
8図は従来の電磁誘導機器の冷却装置を示す図で、第6
図は縦断側面図、第7図は第6図の要部平面図、第8図
は冷却媒体の循環特性図である。 図中、(1)は容器、(3)は電磁誘導機器(変圧
器)、(6)は冷却媒体、(16)は外気、(21)は熱交
換器、(21A)は第1の放熱器、(21B)は第2の放熱器
である。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷却媒体が封入された容器内に電磁誘導機
    器を収納し,外気との熱交換により上記冷却媒体を冷却
    する放熱管を持つ熱交換器を上記容器に接続したものに
    おいて,上記熱交換器を,下端が上記容器に接続され上
    記冷却媒体が上昇する複数の放熱管からなる第1の放熱
    器と,上端が上記第1の放熱器の上端に接続され下端が
    上記容器に接続され上記冷却媒体が下降する複数の放熱
    管からなる第2の放熱器とで構成し,上記熱交換器を上
    記容器の上部に配置したことを特徴とする電磁誘導機器
    の冷却装置。
  2. 【請求項2】冷却媒体が封入された容器内に電磁誘導機
    器を収納し,外気との熱交換により上記冷却媒体を冷却
    する放熱管を持つ熱交換器を上記容器に接続したものに
    おいて,上記熱交換器を,下端が上記容器に接続され上
    記冷却媒体が上昇する複数の放熱管からなる第1の放熱
    器と,上端が上記第1の放熱器の上端に接続され下端が
    上記容器に接続され上記冷却媒体が下降する複数の放熱
    管からなる第2の放熱器とで構成し,上記第1の放熱器
    を上記容器の上部に配置し,上記第2の放熱器を上記容
    器の側部に配置したことを特徴とする電磁誘導機器の冷
    却装置。
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CZ20021633A3 (cs) * 1999-11-17 2003-02-12 Trexco, Llc. Způsob snížení teploty chladícího média transformátoru a systém k provádění tohoto způsobu
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