JP2690161B2 - 油入電気機器廃熱利用融雪装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、油入変圧器、油入リアクトル等の油入電気
機器の廃熱を利用した融雪装置に関するものである。

［従来の技術］ 降雪地域に設置される変電所等の電気施設において
は、施設内の道路に積雪があると保守点検や事故の復旧
作業等を行う際に人員の移動あるいは点検用機器の移動
等に支障を来す。そこで除雪作業を行うことが必要であ
るが、定期点検の際にその都度除雪作業を行うのは面倒
である。特に事故発生時等の緊急時には復旧をできるだ
け短時間で行うことが必要であるが、復旧作業に先立っ
て除雪作業を行っていたのでは復旧までに長い時間がか
かることになり、不都合を来たす。したがって、変電所
等の電気施設においては、道路を常に除雪された状態に
保つことが好ましい。除雪の方法としては、人手に頼る
方法や除雪車による方法が一般的であるが、これらの方
法では多くの作業員を必要とする上に、作業時間が長く
かかり、非能率的である。特に最近では無人の変電所が
大多数を占めるため、これらの除雪方法を採用すること
はできない。

そこでこれらの問題を解決するため、変電所等の電気
施設において路上への積雪を防止するために、融雪装置
を設置することが検討されている。

融雪装置としては抵抗発熱線を路面下に埋設して該抵
抗発熱線に通電することにより路面を加熱して融雪する
発熱線方式のものと、加温された流体（通常は水と不凍
液との混合物）を通す内部流路を有する融雪用放熱手段
を路面下に埋設して、該放熱手段の内部流路を通る流体
の熱を地中に放散させることにより融雪を図る流体加温
方式のものと、路上に水を散布して融雪する散水方式の
ものとが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の方式の内、路面融雪用として最も一般的に採用
されているのは発熱線方式のものであるが、この方式は
相当の電力を必要とするため維持費が高くなる。車両の
通行量が多い幹線道路や、通行人が多い歩道では融雪に
より享受される利便が広範囲に及ぶので、維持費が高い
発熱線方式を採用してもコストバランスが保たれるが、
変電所構内の通路のように極端に通行量が少ない所で
は、このように維持費が高くつく融雪方式は不適であ
る。

また従来の流体加温方式の融雪装置では、流体を加熱
するために石油系燃料を用いたボイラーを使用していた
ため、その維持費が高くなり、通行量が少ない道路の融
雪装置としては不向きであった。

更に散水方式の融雪装置も、融雪を行い得る温度の地
下水をそのまま使用できる場合を除き、水をある程度加
熱してから散水することが必要であるため、多くの場合
加熱のためのエネルギーを必要とし、維持費が高くなる
のを避けられない。また散水方式の融雪装置は、道路に
大量の水を撒くことになるため、変電所内の道路のよう
に人の通行を主目的とする道路には不向きであるだけで
なく、厳寒の地では散水した水が路面で凍結して危険で
あるため、採用できない。

ところで変電所等の電気施設には、油入変圧器や油入
リアクトル等の油入電気機器が設置されており、これら
の電気機器は常に発熱をしている。電気機器を支障なく
運転するためにはその発熱を外部に放散させて機器の温
度を所定値以下に保つことが必要である。従来これらの
機器からの廃熱は放熱器を通して外気に捨てられていた
が、近年この廃熱を有効に利用するための提案も種々行
われるようになった。

例えば特開昭60-62103号公報には、油入電気機器の廃
熱を給湯設備に利用する提案が示されている。また特開
昭59-80916号には、変圧器等の廃熱をヒートポンプを介
して回収して吸収式冷凍機の熱源として利用する方法が
提案されている。更に1989年４月にオーム社が発行した
月刊誌OHM1989年４月号（VOL.76./NO.4）には、地下変
電所内の電気機器の冷却系統に変圧器及びリアクトルの
廃熱を温水として利用することが示されている。

しかし従来提案されている油入電気機器の廃熱利用は
いずれも給湯設備や空調場所等が変圧器の近隣にあるこ
とが条件となり、その適用は市街地のビル内設置の変圧
器等に限られる。そのため従来提案されている電気機器
の廃熱利用方法は、無人変電所等に設置される電気施設
内の電気機器に対しては適用できない。

また変圧器等の油入電気機器は、長期間に亘り高い信
頼性を維持することが必要とされるため、絶縁油の許容
温度上昇の上限は55℃程度の比較的低い温度に設定され
ている。従って変圧器等の廃熱を給湯装置に供給しても
それ程高い温度の湯を得ることはできない。しかも電気
機器の温度は一定ではなく、負荷の変動に伴って大幅に
変動するから、給湯装置や空調装置のように一定範囲の
温度を得ることが必要とされる装置は油入電気機器の廃
熱を利用する装置として必ずしも適当ではない。

本発明の目的は、油入電気機器の廃熱を有効に利用す
る消費源として理想的な働きをするとともに、安い維持
費で運転を継続できるようにした油入電気機器廃熱利用
融雪装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 油入電気機器の廃熱を利用する装置としては、運転温
度が比較的低く、しかも温度が大きく変動しても影響が
ない装置が適当である。融雪装置はそれ程高い温度を必
要としない上に、温度が大幅に変動しても何等差支えな
いため、油入電気機器の廃熱の消費源として理想的であ
る。また油入電気機器の廃熱を利用するに当っては、電
気機器の信頼性を損なわないようにするための配慮が必
要である。

本発明はこれらの点に着目して油入電気機器の廃熱を
利用する融雪装置を提供したもので、本発明に係わる融
雪装置は、１次流体を流す１次流路と２次流体を流す２
次流路とを有して両流路間で熱交換を行う熱交換器と、
該熱交換器の１次流路及び２次流路に対してそれぞれ直
列に接続された１次流体ポンプ及び２次流体ポンプと、
前記２次流体を通す内部流路を有して該内部流路を通る
２次流体の熱を外部に放散させる融雪用放熱手段とを備
えている。

熱交換器の１次流路と１次流体ポンプとの直列回路の
両端は放熱器を備えた油入電気機器のタンクに接続され
て、１次流体ポンプの運転時に油入電気機器のタンク内
の絶縁油を熱交換器の１次流路を通して循環させる１次
流体循環系統が構成されている。

融雪用放熱手段は熱交換器の２次流路に２次流体ポン
プを介して接続され、該融雪用放熱手段と２次流路及び
２次流体ポンプとにより２次流体の循環系統が構成され
ている。

油入電気機器の放熱器に対して直列に該放熱器内での
絶縁油の逆流を阻止する弁が接続され、熱交換器の１次
流路と１次流体ポンプとの直列回路は、放熱器と弁との
直列回路に対して並列に接続されている。

上記融雪用放熱手段は通常複数個設けられて該複数個
の融雪用放熱手段が互いに並列に接続される。

放熱器に接続される弁としては、入口側の圧力が出口
側の圧力より低くなったときに自動的に閉じる逆止弁を
用いるのが好ましいが、この弁として、電磁弁を用い
て、１次流体ポンプが運転されたときに該電磁弁を閉じ
るようにしても良い。

２次流体としては、水と不凍液との混合液を用いれば
良い。

上記１次流体ポンプ及び２次流体ポンプを自動的に制
御する場合には、第４図に示すように、油入電気機器の
タンク内の油温を検出する油温検出器１と、降雪の有無
を検出する降雪検出器２と、これらの検出器により検出
された油温及び降雪の有無を制御条件として１次流体ポ
ンプ３及び２次流体ポンプ４を制御する制御装置５とを
設ける。制御装置５は、１次流体ポンプ制御手段６と、
２次流体ポンプ制御手段７とにより構成される。ここで
１次流体ポンプ制御手段６は、油温検出器１により検出
された油温が許容上限値よりも低く設定された設定最大
温度未満のときに１次流体ポンプを運転し、油温が設定
最大温度以上になったときに１次流体ポンプを停止させ
るように１次流体ポンプを制御する。また２次流体ポン
プ制御手段７は、降雪検出器により降雪が検出されてい
る状態で油温が設定最大温度未満のときに２次流体ポン
プを運転して油温が設定最大温度以上になったときに該
２次流体ポンプを停止させ、降雪が検出されていない状
態では油温が設定最大温度より低い温度域に設定された
所定の温度範囲に入ったときに２次流体ポンプを運転し
て油温が該温度範囲より低温側に設定された所定の温度
以下になったときに２次流体ポンプを停止させ、降雪が
検出されていない状態で油温が前記設定最大温度以上に
なったときには２次流体ポンプの運転を停止させるよう
に２次流体ポンプを制御する。

［作用］ 上記の装置において、１次流体ポンプが停止している
ときには、電気機器のタンクから放熱器と逆流防止用の
弁とを通して絶縁油が循環し、絶縁油の熱が放熱器を通
して放散される。これは電気機器の通常の運転状態と何
等変わらない。

１次流体ポンプが運転されると、電気機器のタンク内
の絶縁油は熱交換器の１次流路と１次流体ポンプとを通
して流れる。このとき放熱器に直列に接続されている弁
が閉じるため、放熱器内を絶縁油が流れることはなく、
放熱器による絶縁油の冷却作用は停止する。１次流体ポ
ンプが運転されている状態で２次流体ポンプが運転され
ると、１次流体（絶縁油）と２次流体との間で熱交換が
行われ、絶縁油が冷却されると共に２次流体の温度が上
昇させられる。２次流体は融雪手段内を通して流れるた
め、融雪手段から放熱が行われ、積雪がある場合には融
雪が行われる。

融雪手段を路面下に配設しておき、積雪がない状態で
１次流体ポンプ及び２次流体ポンプを運転すると、２次
流体の熱は融雪手段を通して地中に放散されることにな
る。この状態を継続すると路面下の地中に熱が蓄積され
るため、降雪があった場合に、融雪を速やかに行わせる
ことができる。

１次流体ポンプを運転し、２次流体ポンプを停止した
状態では、１次流体と２次流体との間の熱交換はほとん
ど行われず、またこのとき放熱器による絶縁油の冷却は
行われないため、絶縁油は殆ど冷却されることなく、電
気機器タンクと熱交換器と１次流体ポンプとにより構成
される循環系統を循環する。この状態では油中蓄熱運転
となり、電気機器本体から発生した熱が絶縁油に蓄積さ
れることになる。絶縁油の温度が低い場合には融雪に備
えてこのような油中蓄熱運転を行うと、降雪があった場
合に備えて絶縁油の温度を上昇させて融雪用の熱エネル
ギーを貯蔵しておくことができる。この場合、絶縁油の
温度が電気機器の許容上限温度を超えないようにする必
要があるのは当然である。実際には、降雪期でしかも電
気機器の絶縁油の温度が許容上限温度よりも相当低く設
定された設定温度以下にあるときにのみこの蓄熱運転を
行わせるようにするのが好ましい。

また油温及び降雪の有無の２つの制御条件を用いて１
次流体ポンプ及び２次流体ポンプの制御を行う制御装置
を設けると、上記の各運転をそのときの状況に応じて自
動的に選択することができる。即ち、降雪があるときに
は１次流体ポンプ及び２次流体ポンプを共に運転して融
雪を行い、降雪が無い場合には油温に応じて２次流体ポ
ンプの運転または運転停止を行わせる。降雪がない状態
で油温が設定最大温度より低い場合には１次流体ポンプ
が運転される。油温が設定最大温度より低い温度域に設
定された所定の温度範囲にあるときには、１次流体ポン
プと共に２次流体ポンプが運転されて、地中に蓄熱する
地中蓄熱運転が行われる。油温が所定温度範囲よりも低
く設定された温度以下になったときには２次流体ポンプ
が停止され、１次流体ポンプのみが運転されて、電気機
器タンク内の絶縁油に蓄熱する油中蓄熱運転が行われ
る。また降雪の有無の如何にかかわらず油温が設定最大
温度以上になったときには、１次流体ポンプ及び２次流
体ポンプが共に停止されて電気機器の通常運転が行われ
る。このように、油温が設定最大温度以上になったとき
に信頼性が確保されている放熱器による冷却に切替えて
電気機器を運転するようにすると、油温を確実に下げる
ことができるため、電気機器の信頼性を何等損なうこと
がない。

［実施例］ 以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明で熱源として用いる電気機器は、油入変圧器、
油入リアクトル等の油入電気機器であればよいが、以下
の説明では、熱源として用いる電気機器が変圧器である
とする。

第１図は本発明の実施例を概略的に示したもので、同
図において10は変圧器本体（図示せず。）を収容した変
圧器タンクである。変圧器タンク10の上部及び下部から
それぞれ送出導油管11及び帰還導油管12が引出され、送
出導油管11には放熱器13の一端が接続されている。放熱
器13の他端は逆止弁14を介して帰還導油管12に接続され
ている。この例ではタンク10→送出導油管11→放熱器13
→逆止弁14→帰還導油管12→タンク10の経路により放熱
器循環系統が構成されている。この系統での絶縁油の循
環は放熱器13内の上下の温度差により生じる絶縁油の自
然対流により行われる。

15は１次流路15a及び２次流路15bを有する熱交換器
で、この熱交換器の１次流路15aの一端は配管16を通し
て送出導油管11に接続され、１次流路15aの他端は配管1
7を通して１次流体ポンプ３の入口側に接続されてい
る。１次流体ポンプ３の出口側は配管19を通して帰還導
油管12に接続されている。この例ではタンク10→送出導
油管11→配管16→熱交換器15の１次流路15a→配管17→
１次流体ポンプ３→配管19→帰還導油管12→タンク10の
経路により、絶縁油を１次流体とする１次流体循環系統
が構成されている。この循環系統での絶縁油の循環はポ
ンプ３による強制循環である。

逆止弁14は弁体（図示せず）に働く重力と背圧との力
関係で弁の開閉が行なわれるスウィング式逆止弁で、常
時は弁体に働く重力により開いてタンク10から放熱器13
及び逆止弁14を通してタンク10内に戻る放熱器循環系統
に油流を生じさせる。１次流体ポンプ３が運転される
と、逆止弁14の弁体に働く背圧（第１図において逆止弁
の下方から上方に向って働く圧力）により逆止弁14が閉
じ、１次流体循環系統を通して油流を生じさせる。この
ときタンク10→送出導油管11→放熱器13→逆止弁14→帰
還導油管12→タンク10の放熱器循環系統には油流が生じ
ない。このように、本発明に係わる装置では、１次流体
循環系統に油流が生じているときには、放熱器循環系統
の油流が遮断され、１次流体循環系統に油流が生じてい
ないときには放熱器循環系統に油流が生じている。

尚放熱器循環系統に油流を生じているときに、１次流
体循環系統はバルブ等で閉鎖されるわけではないから、
この１次流体循環系統を通してわずかな油流が生じる
が、この油流は放熱器循環系統の油流と比較すれば微々
たるものである。

熱交換器15の２次流路15bには２次流体ポンプ４が直
列に接続され、これら２次流路15bと２次流体ポンプと
の直列回路に対して並列にｎ個（ｎは２以上の整数）の
融雪用放熱手段Ml〜Mnが接続されている。

更に詳細に説明すると、２次流路15bの一端には２次
流体ポンプ４の入口側が接続され、該ポンプの出口側に
配管22が接続されている。この配管22の途中から分岐し
たｎ本の分岐管P a1〜P anがそれぞれバルブV a1〜V an
を通して融雪用放熱手段Ml〜Mnの一端に接続されてい
る。

２次流路15bの他端には配管23が接続され、この配管2
3から分岐した分岐管P b1〜P bnがそれぞれバルブV b1
〜V bnを通して融雪用放熱手段Ml〜Mnの他端に接続され
ている。

各融雪用放熱手段は、その内部に２次流体の流路を有
していて、変電所構内の道路の路面下に所定の間隔をお
いて埋設される。第１図において符号GLで示された破線
枠内に示された部分は路面下に設置されている部分であ
る。

図示の融雪用放熱手段Ml〜Mnは融雪チューブブロック
として知られているもので、各融雪チューブブロックは
対の熱伝導性チューブを並行させた状態で螺旋状に成形
して螺旋の中心に位置する端部同志を相互に接続した構
造を有する。即ち各融雪チューブブロックにおいて、往
路側（配管22に接続される側）と復路側（配管23に接続
される側）とが対にして並べられて、往路側と復路側と
が対向流となるように配置されている。このように対向
流とすると路面の温度分布の均一化を図ることができ
る。

融雪用放熱手段の数は変圧器からの廃熱量，融雪面積
及び路面の形状等により適宜に決定する。

２次流体ポンプ４が運転されると２次流体は２次流体
ポンプ４→配管22→分岐管P al〜P an→バルブ（V al,
…V an）→融雪用放熱手段（Ml,……Mn）→バルブ（V b
l,…V bn）→分岐管P bl,〜P bn→配管23→熱交換器15
の２次流路15b→２次流体ポンプ４の経路で流れる。

上記のようにバルブV al,…V an,V bl,…V bnを設け
ておくと、これらのバルブを開閉することにより融雪用
放熱手段を埋設した路面の各部を選択的に融雪すること
もできる。

本実施例では２次流路15b、２次流体ポンプ４、配管2
2,23、及び融雪用放熱手段MlないしMnにより２次流体循
環系統が構成されている。

変圧器からの廃熱の蓄積または放出を行わせるための
運転制御は制御装置５によって行なわれる。

この制御装置は、タンク10に取付けられた油温検出器
１により検出される絶縁油の温度（油温）と、降雪検出
器２により検出される降雪の有無とを制御条件として、
１次流体ポンプ３及び２次流体ポンプ４を制御する。油
温検出器１は制御装置５に２種類の信号を与えるが、そ
の詳細は後に述べる。

降雪検出器２は降雪（または降水）を受ける絶縁物製
の板面に複数の電極を設けて該複数の電極間の抵抗値の
変化（板面に水分が付着すると電極間が水分で橋絡され
て抵抗値が下がる。）により板面に水分が付着している
ことを検知する回路と、その時の気温を検知する回路と
を有して、気温が設定値以下（設定値は可変であり、通
常１℃〜３℃に設定する）で水分の付着が検知されたと
きに降雪であると判断する公知のもので、この降雪検出
器２は降雪があると降雪が止むまで信号を継続的に制御
装置５に送る。

制御装置５は油温検出器１からの信号及び降雪検出器
２からの信号により１次流体ポンプ３及び２次流体ポン
プ４の運転，停止を自動的に行なう。制御装置５は上記
の自動運転を行わせる外に、運転モードを手動運転やタ
イムスイッチによる自動運転等に切り替える機能を有し
ているがその詳細については後に述べる。

タンク10には油コンサベータ25が取付けられ、２次流
体循環系統（図示の例では配管23）には２次流体用コン
サベータ26が取付けられて、これらにより絶縁油（１次
流体）及び２次流体の体積変化を吸収するようになって
いる。

２次流体循環系統に注入されている２次流体は水と不
凍液との混合液である。不凍液としては、例えばプロピ
レングリコール（エチレングリコールでもよい）が適当
であり、該プロピレングリコールの混入率を増加するほ
ど凍結温度は低下する。尚不凍液の混入率は変圧器設置
場所で予想される最低気温においても２次流体が凍結し
ないように適値に設定する。

第５図及び第６図は制御装置５の制御アルゴリズムを
示すフローチャートで、第５図は制御装置に設けられて
いる選択スイッチにより選択し得る動作モードを示し、
第６図は選択スイッチにより自動運転を選択した場合の
制御アルゴリズムを示している。

まず第５図について説明すると、「手動」、「自動」
及び「暖期」はそれぞれ３点切替えスイッチからなる選
択スイッチの切替え位置を示している。ここで「手動」
は手動運転を行う場合に切替えられる位置を示し、「自
動」は寒期において油温と降雪の有無とを制御条件とし
て自動運転を行わせる場合に切替えられる位置を示して
いる。また「暖期」は寒期を除く期間にタイマによる自
動運転を行わせる場合に切替えられる位置を示してい
る。尚寒期は変圧器設置地域における初雪と終雪の平年
値を基に相応の余裕を見込んで想定するのが合理的であ
る。

第５図に示されている操作スイッチSW1は１次流体ポ
ンプ３の手動運転スイッチで、このスイッチを手動で閉
じることにより１次流体ポンプを運転し得るようになっ
ている。また操作スイッチSW2は２次流体ポンプ４を手
動運転するスイッチで、このスイッチSW2を閉じること
により２次流体ポンプ４を運転することができるように
なっている。

タイムスイッチは、所定の期間（例えば１週間）ごと
に２次流体ポンプを短時間運転するために用いるもの
で、所定の期間毎に一定の時間だけ閉じて２次流体ポン
プ４を一定時間だけ運転するための指令を出す。

降雪がない暖期においては、選択スイッチが「暖期」
に切替えられる。この場合にはタイムスイッチが閉じる
毎に２次流体ポンプ４の運転が行われ、該タイムスイッ
チが開くと２次流体ポンプが停止する。タイムスイッチ
は例えば１週間毎に一定の時間だけ閉じる。２次流体ポ
ンプはその回転部分が水に触れているため、長期間停止
させておくと発錆して回転に支障を来たす恐れがある。
また２次流体循環系統を長期間停止させておくと、熱交
換器15の２次流路内に水垢が滞積してその性能が低下す
る恐れがある。上記のようにタイムスイッチにより一定
の期間毎に２次流体ポンプを運転すると、これらの弊害
が生じるのを防ぐことができる。

また選択スイッチが「暖期」に切替えられている状態
では、操作スイッチSW2を操作することにより２次流体
ポンプを任意に運転することができる。即ち操作スイッ
チSW2を閉じることにより２次流体ポンプ４を運転する
ことができ、該スイッチSW2を開くことにより該ポンプ
４を停止させることができる。

尚１次流体ポンプ３は油中にあって発錆の恐れはない
ため、暖期においては１次流体ポンプを手動操作するた
めの操作スイッチSW1を開いておく。

次に選択スイッチを「手動」に切替えた場合の動作を
説明する。この「手動」の位置は１次流体ポンプ及び２
次流体ポンプを人間の判断により手動操作する場合に選
択される位置である。例えば寒期において、後記する自
動運転が選択された場合には、油温及び降雪の有無を制
御条件として１次流体ポンプ３及び２次流体ポンプ４を
自動運転するが、状況によってポンプ３及び４の運転を
継続したいような場合、例えば降雪は無いが道路が凍結
する恐れがある場合にこの「手動」のモードが選択され
る。

選択スイッチにより「手動」モードが選択された場合
には、操作スイッチSW1を閉じることにより１次流体ポ
ンプ３を運転することができ、操作スイッチSW2を閉じ
ることにより２次流体ポンプ４を運転することができ
る。

次に選択スイッチにより「自動運転」のモードが選択
された場合には、油温及び降雪の有無を制御条件とした
自動運転が行われる。この自動運転ではシーケンサーを
用い、第６図に示した制御アルゴリズムに従って作成さ
れたプログラムにより１次流体ポンプ制御手段と２次流
体ポンプ制御手段とを実現する。

この自動運転モードでは、以下に示す油中蓄熱運転
と、地中蓄熱運転と、融雪運転とが自動的に行われる。

（Ａ）油中蓄熱運転 降雪していない状態で、降雪に備えて変圧器タンク内
に蓄熱するための運転である。この運転状態では、１次
流体ポンプ３を運転し、２次流体ポンプ４を停止させ
る。このとき逆止弁14が閉じて放熱器13内の油流を停止
させるため、放熱器13を通しての放熱は行われない。ま
た２次流体循環系統も停止しているので熱交換器15での
熱交換はほとんど行われない。したがって、廃熱の多く
は変圧器タンク10内に蓄積され、油温が上昇する。この
とき１次流体ポンプの運転により絶縁油が１次流体循環
系統を循環するため、タンク10内の温度分布は均一にな
り、温度分布が偏ることがない。

（Ｂ）地中蓄熱運転 現在は降雪がないが、降雪に備えて変圧器の廃熱を路
面下の地中に蓄積しておくために行なう運転である。こ
の運転状態では、１次流体ポンプ３及び２次流体ポンプ
４を共に運転し、熱交換器15により絶縁油と２次流体と
の間で熱交換を行わせて２次流体の温度を上昇させる。
この２次流体の熱を融雪用放熱手段Ml〜Mnを通して路面
下の地中に放熱させて、該地中に蓄熱する。この運転に
より路面の温度が上昇するので、降雪があった場合に速
やかに融雪される。

（Ｃ）融雪運転 降雪時に行われる運転で、１次流体ポンプ３及び２次
流体ポンプ４が共に運転される。この場合も熱交換器15
により絶縁油と２次流体との間で熱交換を行わせて２次
流体の温度を上昇させ、該２次流体の熱を融雪用放熱手
段Ml〜Mnを通して路面下の地中に放熱させる。これによ
り路面の温度を上昇させて雪を溶かす。

次に第６図のフローチャートを参照して自動運転モー
ド時における動作の詳細を説明する。

この自動運転では、油温検出器１からの信号と降雪検
出器２からの信号を制御信号として用いる。

油温検出器１は、油温θの変化に対して第７図に示す
ようなヒステリシスを持った変化を示す第１の信号T1
と、油温θの変化に対して第８図に示すようなヒステリ
シスを持った変化を示す第２の信号T2とを発生する。

第７図及び第８図において、θ１は降雪が検出されて
いない状態で油温が低下していくときに２次流体ポンプ
４を停止させるか否かを決定する判断の基準となる温度
（２次流体ポンプ停止判断基準温度）で、比較的低い値
に設定されている。降雪が検出されていない状態で油温
が低下してこの温度θ１以下になったときに２次流体ポ
ンプ４を停止させるものとする。

θ２は初期状態及び油温が上昇していく過程で２次流
体ポンプ４の運転を開始させるか否かを決定する判断の
基準となる温度（２次流体ポンプ運転判断基準温度）
で、、初期状態及び油温が上昇していく過程で油温がこ
の温度θ２以上になったときに２次流体ポンプ４の運転
を開始させるものとする。

θ３は油温が低下していく過程での１次流体ポンプ及
び２次流体ポンプの運転開始及び停止の判断の基準とな
る温度である。油温が低下していく過程でこの温度θ３
以下になったときに１次流体ポンプ３の運転を開始さ
せ、２次流体ポンプの運転を許容するものとする。

θ４は初期状態及び油温の上昇の過程での１次流体ポ
ンプ及び２次流体ポンプの運転停止の判断基準となる設
定最大温度で、初期状態及び油温が上昇していく過程で
油温がこの設定最大温度θ４未満のときに１次流体ポン
プ及び２次流体ポンプの運転を許容するものとし、油温
が設定最大温度θ４以上になったときに１次流体ポンプ
及び２次流体ポンプを停止させるものとする。

ここでθ４は、変圧器における絶縁油の許容温度の上
限値よりも低く設定される。絶縁油の許容温度の上限値
は通常55℃程度である場合、θ４は例えば、寒期におけ
る日間平均気温＋50℃程度に設定される。またθ１は、
θ４−15℃程度に設定する。

上記のθ１ないしθ４において第７図及び第８図から
も分かるようにθ１＜θ２＜θ３＜θ４なる関数があ
る。

油温検出器１が発生する第１の信号T1は、初期状態で
は油温がθ２以上あるときに高レベルになり、油温が上
昇していく過程では、油温がθ２以上になったときに低
レベルから高レベルになる。また油温が低下していく過
程では油温がθ１以下になったときに高レベルから低レ
ベルになる。第６図及び第７図においては信号T1が高レ
ベルになっている状態をT1＝１とし、該信号T1が低レベ
ルになっている状態をT1＝０としている。

また第２の信号T2は初期状態では油温がθ４以上にな
っているときに高レベルになり、油温が上昇していく過
程では、油温がθ４以上になったときに低レベルから高
レベルになる。また油温が低下していく過程では油温が
θ３以下になったときに信号T2が高レベルから低レベル
になる。第６図及び第８図においては信号T2が高レベル
になっている状態をT2＝１とし、該信号T2が低レベルに
なっている状態をT2＝０としている。

選択スイッチが自動運転に切替えられて自動運転が開
始されると、第６図のステップP1で１次流体ポンプ３に
運転指令が出され、該ポンプ３が運転される。次いでス
テップP2で信号T1の状態の判定がなされ、ステップP3で
降雪が検出されているか否かがチェックされる。信号T1
が低レベルのとき（θ＜θ２のとき）及び降雪が検出さ
れていないときには１次流体ポンプ３のみの運転（油中
蓄熱運転）が継続される。油温が上昇してθ≧θ２とな
るか、または降雪検出器２により降雪が検出されると、
ステップP4で２次流体ポンプ４に運転指令が与えられ、
該２次流体ポンプ４が運転される。次いでステップP5に
おいて信号T2の状態が判定される。油温が上昇して設定
最大温度θ４以上になり、信号T2が高レベルになった場
合には、ステップP6により１次流体ポンプ３及び２次流
体ポンプ４に停止指令が出され、これらのポンプの運転
が停止される。この状態では放熱器13内を通して油流が
生じて定常運転が行われ、絶縁油は放熱器13により冷却
される。

ステップP7において信号T2の状態の判定がなされ、油
温がθ３を超えている場合には１次流体ポンプ及び２次
流体ポンプを停止状態に保持する。放熱器13による放熱
により油温がθ３以下になったときには、ステップP1に
戻って１次流体ポンプ３に運転指令が出され、該ポンプ
３の運転が再開される。

寒冷時において１次流体ポンプ３及び２次流体ポンプ
４が共に運転されている状態では、通常は（変圧器の負
荷が特に増大しない限り）油温が低下していく。１次流
体ポンプ及び２次流体ポンプが共に運転されている状態
で油温が設定最大温度θ４未満の場合には、信号T2が低
レベルになっているため、ステップP8において信号T1の
状態の判定がなされる。信号T1が高レベルのときには
（θ＞θ１のときには）ステップP5に戻る。油温がθ１
以下になって信号T1が低レベルになったときには、続い
てステップP9において降雪検出器が降雪を検出している
か否かの判定が行われる。その結果降雪が検出されてい
る場合にはステップP5に戻り、１次流体ポンプ及び２次
流体ポンプの運転を継続する。この状態は融雪運転であ
る。

ステップP9において降雪が検出されていないと判定さ
れたとき（θ≦θ１でかつ降雪が無いとき）にはステッ
プP10で２次流体ポンプ４に停止指令が与えられ、該ポ
ンプの運転が停止される。この状態は油中蓄熱運転であ
り、変圧器内に蓄熱が行われる。ステップP10を行った
後信号T1の状態の判定を行うステップP2に戻る。

尚自動運転の制御アルゴリズムを示すフローチャート
は第６図のものに限られるものではなく、種々の変形が
考えられる。例えば第６図においてステップP5を行った
後、T2が低レベルのとき（T2＝０のとき）に再び該ステ
ップP5を繰り返すようにし、ステップP8〜P10を省略し
ても良い。このようにすると２次流体ポンプ４は一旦運
転を始めるとθ≧θ４にならない限り停止することなく
運転を続けるが、制御回路は簡単になる。

また第６図におけるステップP9とステップP10との
間、またはステップP10内に遅延手段を組み込んで、ス
テップP9において降雪が検出されなくなった後一定の遅
れ時間が経過した後に２次流体ポンプを停止させるよう
にしても良い。

降雪速度（時間当たりの降雪量）が大きい場合は、雪
が直ちに溶かされず、降雪が止んでも路面には残雪が存
在する可能性がある。したがって、融雪の完全を期する
上では、上記の変形例のように降雪が検出されなくなっ
た後も所定時間は融雪運転を続けるようにするのが良
い。

尚第６図のフローチャートには示されていないが、通
常運転以外の運転モードで運転されている状態で、装置
に異常があった場合には自動的に定常運転モード（１次
流体ポンプ３及び２次流体ポンプ４を停止させて放熱器
13を動作させるモード）に切換わり、該定常運転モード
に固定されるようになっている。この場合の装置の異常
とは、例えば制御電源の遮断、油温の過度上昇、１次流
体ポンプ運転指令下における油流の停止、２次流体ポン
プ運転指令下における２次流体の流動停止、２次流体循
環系統における２次流体レベルの低下（コンサベータ26
内で検出される）、熱交換器15での漏水等である。

以上の説明は定常運転時における絶縁油の冷却を行う
放熱器が自冷式である場合について述べたが、本発明は
これに限定されるものではない。例えば第２図に示すよ
うに、送風ファン30を備えた強制空冷式の放熱器を用い
たり、第３図に示すように送油ポンプ31を備えた送油自
冷式の放熱器を用いたりすることもできる。また第３図
の放熱器に更に送風ファンを設けた送油風冷式の放熱器
を用いる場合にも本発明を適用することができる。

尚第３図に示すように送油ポンプ31を備えた放熱器を
用いる場合には、ポンプ31の運転時に絶縁油が熱交換器
15側に流れるのを防止する必要があり、そのため熱交換
器15及び１次流体ポンプ３を含む系統に逆流防止用の弁
32を挿入する必要がある。

第３図に示した例では、放熱器13に対して直列に設け
られる逆流防止用の弁14′及び熱交換器15及び１次流体
ポンプ３側の系統に設けられる弁32として電気信号によ
り開閉制御される電磁弁が用いられている。このように
電磁弁を用いる場合には、自動運転を行う制御アルゴリ
ズムを示すフローに電磁弁を制御するためのステップを
追加する。

尚第３図において弁14′及び32として逆止弁を用いて
も良いのはもちろんである。

また、弁14′及び弁32として電磁弁を用いる場合に
は、放熱器通常運転用の送油ポンプ31と１次流体ポンプ
３とを兼用させて１個のポンプを配管12内に配設しても
よい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば融雪のための燃料や燃焼
設備を必要とせず、変圧器の廃熱を熱交換器を通して路
面下に埋設した融雪用放熱手段に導いて路面に放出する
ようにしたので、運転コストが安価で信頼性の高い路面
融雪を行なうことができる。

また請求項６に記載した発明によれば、ポンプの自動
運転を行うことができるだけでなく、融雪に備えて電気
機器内に蓄熱する油中蓄熱運転及び地中蓄熱運転を行な
うことができるので、変圧器の負荷率が小さく、廃熱量
が少ないときでも、迅速かつ確実に融雪を行なうことが
できる利点がある。更に油温が設定最大温度以上になっ
たときにはポンプの運転を止めて放熱器を定常運転させ
るので、油入電気機器の信頼性を何等損なうこと無く、
その廃熱の有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はそれぞれ本発明の融雪装置の異な
る構成例を示した概略構成図、第４図は本発明に係わる
融雪装置でもちいる制御装置の構成例を示すブロック
図、第５図は第４図の制御装置で選択し得る動作モード
を示したフローチャート、第６図は同制御装置で自動運
転モードを選択した場合の制御アルゴリズムを示すフロ
ーチャート、第７図及び第８図は本発明の実施例で用い
る油温検出器から得られる信号を説明するための線図で
ある。 １……油温検出器、２……降雪検出器、３……１次流体
ポンプ、４……２次流体ポンプ、５……制御装置、13…
…放熱器、14……逆止弁、15……熱交換器、Ml〜Mn……
融雪用放熱手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八杉 博久 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 鈴江 正尚 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 古賀 浩昭 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次流体を流す１次流路と２次流体を流す
   ２次流路とを有して両流路間で熱交換を行う熱交換器
   と、前記１次流路及び２次流路に対してそれぞれ直列に
   接続された１次流体ポンプ及び２次流体ポンプと、前記
   ２次流体を通す内部流路を有して該内部流路を通る２次
   流体の熱を外部に放散させる融雪用放熱手段とを具備
   し、 前記熱交換器の１次流路と前記１次流体ポンプとの直列
   回路の両端が放熱器を備えた油入電気機器のタンクに接
   続されて、前記１次流体ポンプの運転時に前記タンク内
   の絶縁油を前記熱交換器の１次流路を通して循環させる
   １次流体循環系統が構成され、 前記融雪用放熱手段は前記熱交換器の２次流路に前記２
   次流体ポンプを介して接続されて、該融雪用放熱手段と
   ２次流路及び２次流体ポンプとにより２次流体の循環系
   統が構成され、 前記放熱器内での絶縁油の逆流を阻止する弁が前記放熱
   器に対して直列に接続され、 前記熱交換器の１次流路と１次流体ポンプとの直列回路
   は、前記放熱器と弁との直列回路に対して並列に接続さ
   れていることを特徴とする油入電気機器廃熱利用融雪装
   置。
2. 【請求項２】前記融雪用放熱手段は複数個設けられて該
   複数個の融雪用放熱手段が互いに並列に接続されている
   請求項１に記載の油入電気機器廃熱利用融雪装置。
3. 【請求項３】前記弁は入口側の圧力が出口側の圧力より
   低くなったときに自動的に閉じる逆止弁からなっている
   請求項１または２に記載の油入電気機器廃熱利用融雪装
   置。
4. 【請求項４】前記弁は前記１次流体ポンプが運転された
   ときに閉じられる電磁弁からなっている請求項１に記載
   の油入電気機器廃熱利用融雪装置。
5. 【請求項５】前記２次流体は水と不凍液との混合液から
   なっている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の油
   入電気機器廃熱利用融雪装置。
6. 【請求項６】前記油入電気機器のタンク内の油温を検出
   する油温検出器と、 降雪の有無を検出する降雪検出器と、 前記油温及び降雪の有無を制御条件として前記１次流体
   ポンプ及び２次流体ポンプを制御する制御装置とを更に
   備え、 前記制御装置は、 前記油温が許容上限値より低く設定された設定最大温度
   未満のときに前記１次流体ポンプを運転し、前記油温が
   前記設定最大温度以上になったときに前記１次流体ポン
   プを停止させるように前記１次流体ポンプを制御する１
   次流体ポンプ制御手段と、 前記降雪検出器により降雪が検出されている状態で前記
   油温が前記設定最大温度未満のときに前記２次流体ポン
   プを運転して前記油温が前記設定最大温度以上になった
   ときに該２次流体ポンプを停止させ、前記降雪が検出さ
   れていない状態では前記油温が前記設定最大温度より低
   い温度域に設定された所定の温度範囲に入ったときに前
   記２次流体ポンプを運転して前記油温が該温度範囲より
   低温側に設定された所定の温度以下になったときに前記
   ２次流体ポンプを停止させ、降雪が検出されていない状
   態で前記油温が前記設定最大温度以上になったときには
   前記２次流体ポンプの運転を停止させるように前記２次
   流体ポンプを制御する２次流体ポンプ制御手段とを有し
   ていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１
   つに記載の油入電気機器廃熱利用融雪装置。