JP4473360B2

JP4473360B2 - 静止誘導機器

Info

Publication number: JP4473360B2
Application number: JP02396199A
Authority: JP
Inventors: 敬文中濱; 昌弘浜口; 岳良真屋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-02-01
Also published as: JP2000223323A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却性能の向上および小形化を図った静止誘導機器に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、静止誘導機器例えば変圧器においては、変圧器本体及びこの変圧器本体を絶縁且つ冷却する冷却媒体（絶縁媒体）をタンクの内部に収容して構成されている。ここで、冷却性能の向上を図るためには、巻線の電流密度を下げたり、冷却媒体の量を増やしたりする等の対策が必要となるが、この場合は、機器の大形化、重量増加を招くという問題があった。特に、近年では変圧器を設置するスペース上の制約から、小形化及び軽量化が最優先の課題であり、そのために、変圧器の冷却性改善が望まれている。
【０００３】
また、ガス絶縁変圧器は油入変圧器に比べて冷却性が低下するが、信頼性の点から可燃性の鉱物油に代えて不燃性のＳＦ６ガスが冷却媒体として多く用いられてきている。そのため、ガス絶縁変圧器においては、冷却性能のより一層の改善が強く望まれている。
【０００４】
このような課題に対して、従来よりヒートパイプを用いて冷却性能の向上を図った提案がなされている。例えば、図１４は、ヒートパイプを用いた油入変圧器の構成を示している。この図１４において、タンク１の内部には、変圧器本体２及び絶縁油３が収容されている。また、前記タンク１には、当該タンク１を貫通するようにヒートパイプ４が配設されている。前記ヒートパイプ４のうち前記タンク１内の絶縁油３内に位置する下端部には、集熱板５が取付けられ、一方、前記タンク１の外部に位置する上端部には、放熱フィン６が設けられている。尚、前記放熱フィン６には、冷却ファン７からの風が吹き付けられるように構成されている。
【０００５】
上記構成において、変圧器本体２で発生した熱は、絶縁油３を介して集熱板５に伝達される。この結果、ヒートパイプ４内の作動液が蒸発・凝縮することによって、ヒートパイプ４の下端部から上端部に向かって熱が伝達され、放熱フィン６から外部に放出される。
【０００６】
ところが、上記構成においては、ヒートパイプ４の上端部がタンク１の外部に突出して設けられている分、変圧器の構成が大きくなり、十分に小形化を図ることができなかった。また、前記タンク１の外部に突出する前記ヒートパイプ４に放熱フィン６を設け、冷却ファン７により冷却するという構成であるため、構成が複雑化するという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、構成を複雑化することなく冷却性能を向上させて小形化を図ることができる静止誘導機器を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
プレートヒートパイプは、例えば特開平８−２１９６６５号公報に記載されているように、中空状プレートの内部に作動液を封入して構成したもので、作動液の核沸騰による蒸発・凝縮により発生する作動液の振動によって集熱部から放熱部に向かって熱を伝達するものである。この場合、前記プレートヒートパイプは、冷却パイプに比べてその厚み寸法を小さくすることができることがわかっている。本発明は、このようなプレートヒートパイプを用いて静止誘導機器本体の熱を前記容器を介して外部に伝達するように構成したものである。
【０００９】
即ち、本発明の請求項１の静止誘導機器は、「１）矩形皿状の底箱と、この底箱の四隅部のそれぞれに設けられた柱部材と、これら柱部材の上端に配設された矩形箱状の上蓋部からなるものであって、４つの側面部を有するとともにこれら４つの側面部のそれぞれに２本の該柱部材と該底箱と該上蓋部との相互間に位置して開口部を有する容器本体」および「２）前記容器本体の底箱と柱部材と上蓋部のそれぞれの材質に比べて熱伝導率が高く剛性が低い材質からなるものであって、前記容器本体の４つの開口部のそれぞれを塞ぐ板状の部分および該部分に設けられた複数のフィンからなる放熱体」からなる中空状をなすものであって内部に冷却媒体が収容された容器と、三脚鉄心および三脚鉄心の各脚に導体を同心状に巻付けてなる巻線を有するものであって当該巻線の軸心線が上下方向へ指向する縦置き状態で前記容器の内部に収容された静止誘導機器本体と、中空状プレートの内部に作動液を封入することから構成されたものであって前記巻線の内部に挿入された縦長な集熱部と前記集熱部に比べて高所に配置され前記容器の前記板状の部分の内面に接触する縦長な放熱部と前記集熱部の上端部および前記放熱部の下端部を相互に繋ぐ部分を有すると共に前記巻線で発生した熱を前記作動液の核沸騰による蒸発および凝縮によって前記集熱部から前記放熱部に向って輸送するプレートヒートパイプとを具備し、前記プレートヒートパイプのうち前記集熱部の上端部および前記放熱部の下端部を相互に繋ぐ部分と前記集熱部の上端部との間・前記プレートヒートパイプのうち前記集熱部の上端部および前記放熱部の下端部を相互に繋ぐ部分と前記放熱部の下端部との間のそれぞれには前記容器の放熱体の板状の部分と前記巻線との間の熱膨張寸法の差に基づいて前記集熱部および前記放熱部が相互に接近する方向へ移動したときに円弧半径が小さくなるように弾性変形し且つ前記集熱部および前記放熱部が相互に離れる方向へ移動したときに円弧半径が大きくなるように弾性変形する略円弧状の折曲部が設けられているところに特徴を有する。
【００１０】
上記構成によれば、プレートヒートパイプの集熱部を静止誘導機器本体の内部に配置したため、集熱部と静止誘導機器本体との間に十分な接触面積を得ることができ、前記静止誘導機器本体から前記集熱部へ熱を伝わり易くできる。また、前記プレートヒートパイプは厚み寸法が小さいため、静止誘導機器本体の内部に挿入することによる前記静止誘導機器本体の大形化も極力抑えることができる。更に、前記プレートヒートパイプの放熱部を容器の内面部に密着させたため、前記放熱部から容器へ効率良く熱を伝達することができる。従って、プレートヒートパイプを容器の内部に収容した構成としながら冷却効率が十分に向上し、静止誘導機器全体の小形化を図ることができる。更に、上記構成によれば、前記プレートヒートパイプの集熱部を静止誘導機器本体の内部に配置し、他端部を容器の内面部に密着させるだけであるから、構成が複雑化することもない。
【００１１】
更にまた、前記プレートヒートパイプを２個の折曲部を有するクランク状に構成したため、静止誘導機器本体と容器との間に熱膨張寸法の差が生じた場合であっても、その差を前記プレートヒートパイプの変形によって吸収することができる。しかも、前記折曲部を略円弧状となるように構成したため、前記プレートヒートパイプが変形しても局所的な応力集中がなく、プレートヒートパイプの破損を極力防止することができる。しかも、容器を剛性を有する材質からなり側面部に開口部を有する容器本体と開口部を塞ぐように容器本体に設けられ多数のフィンを有する放熱体とから構成したので、容器の強度を確保しつつ冷却性能を向上することができる。
【００１４】
ところで、プレートヒートパイプが、集熱部側よりも放熱部側の方が下方に位置するように配置されていると、放熱部で放熱して凝縮した作動液が、重力に反して集熱部に戻るいわゆるトップヒートモードとなるため、熱輸送特性が低下する。換言すると、前記プレートヒートパイプは、集熱部側よりも放熱部側の方が上方に位置するように配置したり（ボトムヒートモード）、或いは、集熱部から放熱部にかけて略水平になるように配置した方が（水平ヒードモード）、熱輸送特性が優れる。
【００１５】
そのため、容器内に静止誘導機器本体を縦置き状態で収容した場合は、優れた熱輸送特性を得るためには、静止誘導機器本体の内部に集熱部が配置されたプレートヒートパイプを静止誘導機器本体の上端部から外方に突出させ、容器の側面の内面部のうち静止誘導機器本体の上端部よりも上方の部分にプレートヒートパイプの放熱部を密着させることが望ましい。
【００１６】
また、上記静止誘導機器においては、前記プレートヒートパイプの放熱部を押え板によって前記容器の内面部に密着するように構成すると（請求項２の発明）、前記放熱部が前記容器の内面部から離間することを防止できる。この場合、前記プレートヒートパイプの放熱部と前記押え板との間に、弾性部材を介在させると（請求項３の発明）、前記容器の内面部に対する前記放熱部の密着性が向上する。特に、静止誘導機器の各部が温度上昇によって熱膨張し、押え板と容器との間に挟持されているプレートヒートパイプがずれ動き、プレートヒートパイプや押え板、容器が摩耗しても、前記弾性部材によって放熱部を容器の内面部に押しつけることができるため、密着性の低下を極力防止することができる。
【００１８】
この場合、前記放熱体の板状の部分を、弾性を有するシール部材を介して前記容器本体に取り付けると、前記容器を容器本体と放熱体とから構成した場合であっても容器の気密性の低下を極力抑えることができる（請求項４の発明）。しかも、前記シール部材は弾性を有するため、容器本体と放熱体との間に熱膨張寸法に差があっても、その差を吸収することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を変圧器に適用したいくつかの実施例を説明する。まず、図１ないし図７は、本発明の第１の実施例（請求項１及び３に対応）を示しており、図１は変圧器の縦断面図である。この図１において、変圧器は、例えば三相用の変圧器本体１１（静止誘導機器本体に相当）及びこの変圧器本体１１を冷却及び絶縁するための冷却媒体たるＳＦ６ガス１２が容器たるタンク１３内に収容して構成されている。このとき、前記変圧器本体１１は、縦置き状態で前記タンク１３内に配置されている。また、前記タンク１３は例えば直方体状をなしており、剛性を有する例えば炭素鋼板から形成されている。
【００２０】
前記タンク１３の４つの側面部には、上部開口部１３ａ及び下部開口部１３ｂが設けられている。また、前記タンク１３の各側面部の外面部には、前記上下部開口部１３ａ及び１３ｂによって前記タンク１３内に連通する熱交換部１４が取付けられている。前記熱交換部１４は、例えばアルミニウム製で、複数のフィン１４ａを備えて構成されている。更に、前記タンク１３の上部には、ブッシング１５が配設されている。
【００２１】
前記変圧器本体１１は、例えば積層鋼板からなる三脚鉄心１６の各脚に巻線１７が巻装されて構成されている（尚、図１では変圧器本体１１は簡略化して示している。）。前記巻線１７は、例えばアルミニウム製の導体（図示せず）を前記鉄心１６に同心円状に巻付けることにより構成されている。また、前記巻線１７のうち高圧層と低圧層との層間には、絶縁紙を介してスペーサ（いずれも図示せず）が挿入されており、これにより前記層間に所定のギャップが設けられている。そして、前記層間のギャップ内には、プレートヒートパイプ１８の一端部たる集熱部１８ａが挿入されている。このとき、前記プレートヒートパイプ１８は、絶縁紙を介して前記巻線１７に密着するように前記巻線１７の高圧層と低圧層との層間内に挿入されている。
【００２２】
前記プレートヒートパイプ１８は、幅寸法に比べて厚み寸法が非常に小さい例えばアルミニウム製の中空状プレートの内部に作動液が封入されて構成されている。前記プレートヒートパイプ１８は、成形型を用いて任意の形状に形成することができるものであり、本実施例においては２個の折曲部１８ｃを有する略クランク状をなし且つ前記折曲部１８ｃが略円弧状となるように構成されている。
【００２３】
また、前記プレートヒートパイプ１８のうち集熱部１８ａを除く部分は、巻線１７の上端部から上方に突出されている。そして、前記プレートヒートパイプ１８の他端部たる放熱部１８ｂは、前記タンク１３のうち前記熱交換部１４が設けられた部分の内面部に密着するように押え板１９で押し当てられている。前記押え板１９は、剛性を有する例えば炭素鋼板から構成されている。前記押え板１９は、図２に示すように、プレートヒートパイプ１８の延びる方向と直交する方向に延びており、前記プレートヒートパイプ１８と重ならない部分が前記タンク１３の内面部に例えば溶接により取り付けられている。尚、図示はしないが、前記プレートヒートパイプ１８の他端部と前記タンク１３の内面部との間には、熱伝導率の高い材料から形成された絶縁部材が介在されている。
【００２４】
さて、前記プレートヒートパイプ１８は、内部の作動液の核沸騰による蒸発・凝縮により発生する作動液の軸方向振動によって一定方向、即ち集熱部１８ａから放熱部１８ｂに向かって熱を伝達するものである。この場合、集熱部１８ａと放熱部１８ｂとの温度差が数１０℃あれば、数１０ｃｍの幅で数１００Ｗの熱量を伝達できることが判っている。本実施例の変圧器においては、巻線１７とタンク１３との温度差は数１０℃以上あることが判っており、従って、巻線１７で発生した熱はプレートヒートパイプ１８の集熱部１８ａに伝達された後、作動液の軸方向振動によって放熱部１８ｂに向かって輸送される。
【００２５】
特に、前記プレートヒートパイプ１８はプレート状をなしており、集熱部２２ｂを巻線１７の内部に挿入したとき、巻線１７との間に十分な接触面積を得ることができる。そのため、集熱部１８ａにおいて巻線１７の熱が効率良く伝達されるようになる。
【００２６】
また、プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂに輸送された熱は、タンク１３に伝達された後、外部に放熱される。このとき、前記プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂは、タンク１３のうち前記熱交換部１４に対応する部分の内面部に密着しているため、タンク１３に伝達された熱は熱交換部１４における放熱作用によって効率良く外部に放熱される。
【００２７】
ところで、前記放熱部１８ｂをタンク１３の内面部に単に押し当てて密着させても、前記プレートヒートパイプ１８や前記タンク１３の熱膨張率の違いによって両者の間に隙間が生じる場合がある。このような隙間が生じると、放熱部２２に輸送された熱は隙間、即ちＳＦ６ガス１２を介してタンク１３に伝達されることになり、熱伝達効率が低下する。これに対して、本実施例においては、前記プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂを押え板１９によってタンク１３の内面部に押さえ付けて密着させたため、プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂとタンク１３との間に隙間が生じることを極力防止することができる。従って、放熱部１８ｂからタンク１３へ効率良く熱を伝達することができ、その結果、集熱部１８ａ、つまりは巻線１７の温度上昇を低く抑えることができる。
【００２８】
図７に、プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂとタンク１３の内面部との間に隙間が無い場合（実線）及び有る場合（二点鎖線）における、集熱部１８ａから放熱部１８ｂまでのプレートヒートパイプ１８の温度及びタンク１３の温度を示した。図７の下部に示すグラフにおいて、横軸は集熱部１８ａからの距離を、縦軸は温度を示しており、原点が集熱部１８ａの温度、点Ａが放熱部１８ｂの温度、点Ｂから点Ｃまでがタンク１３の温度を示している。
【００２９】
図７に示すように、放熱部１８ｂとタンク１３の内面部との間に隙間が無い場合に比べて隙間が有る場合の方が熱伝達効率が低い分、放熱部１８ｂとタンク１３との間の温度差が大きくなる。そのため、集熱部１８ａの温度が高くなり、巻線１７の温度が上昇する。
【００３０】
また、巻線１７で発熱すると、その熱により変圧器の各部が温度上昇する。このとき、巻線１７、鉄心１６、タンク１３、プレートヒートパイプ１８の材料が異なるため、また、発熱の程度が異なるため、熱膨張寸法に差が生じる。特に、両端部が巻線１７及びタンク１３に密着されているプレートヒートパイプ１８は、前記巻線１７及びタンク１３の熱膨張寸法の差の影響を受ける。ところが、本実施例においては、前記プレートヒートパイプ１８を２個の折曲部１８ｃを有するクランク状にしたため、前記巻線１７及びタンク１３の熱膨張寸法の差を、前記折曲部１８ｃの変形によって吸収することができる。
【００３１】
ところで、クランク状をなすプレートヒートパイプは、巻線１７とタンク１３の熱膨張寸法の差によって次のように変形する。即ち、図３及び図４は本実施例に係るプレートヒートパイプ１８の変形の様子を示しており、図３は、巻線１７及びタンク１３の垂直方向の熱膨張寸法差によって生じる変形を、図４は水平方向の熱膨張寸法差によって生じる変形を示している。一方、図５及び図６は折曲部を略直角状に構成した場合のプレートヒートパイプ２０の変形の様子を示しており、図５は巻線１７及びタンク１３の垂直方向の熱膨張寸法差によって生じる変形を、図６は水平方向の熱膨張寸法差によって生じる変形を示している。尚、図３ないし図６では、変形前のプレートヒートパイプ１８及び２０を実線で、変形後のプレートヒートパイプ１８及び２０を二点鎖線で示している。
【００３２】
巻線１７及びタンク１３の熱膨張寸法差によって垂直方向或いは水平方向に縮められると、プレートヒートパイプ１８は、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように折曲部１８ｃの円弧半径が小さくなるように変形する。これに対して、プレートヒートパイプ２０は、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように折曲部２０ａが折り曲げ変形する。そのため、プレートヒートパイプ２０のうち折曲部２０ａの外側部分に大きな引張応力が生じる。
【００３３】
一方、巻線１７及びタンク１３の熱膨張寸法差によってプレートヒートパイプ１８，２０が垂直方向或いは水平方向に引き伸ばされると、プレートヒートパイプ１８は、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように折曲部１８ｃの円弧半径が大きくなるように変形する。これに対して、プレートヒートパイプ２０は、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、折曲部２０ａが引き伸ばし変形する。そのため、プレートヒートパイプ２０のうち折曲部２０ａの内側部分に大きな引張応力が生じる。
【００３４】
従って、折曲部２０ａが略直角状をなすプレートヒートパイプ２０の場合は、変形によって引張応力が局所的に生じるため破損するおそれがある。これに対して、本実施例のプレートヒートパイプ１８は前記折曲部１８ｃを略円弧状にしたため、変形しても局所的に応力が集中することがなく、変形により破損することを極力防止することができる。
【００３５】
特に、タンク１３を小形化すると、巻線１７とタンク１３の熱膨張寸法の差によるプレートヒートパイプ１８の変形が大きくなり、その結果、プレートヒートパイプ１８に生じる応力も大きくなるという問題がある。しかしながら、本実施例においては、プレートヒートパイプ１８が大きく変形しても局所的に応力が集中することがなく、破損を極力防止することができるため、タンク１３の一層の小形化を図ることができる。
【００３６】
また、上記構成によれば、前記プレートヒートパイプ１８がタンク１３を貫通しないため、タンク１３を貫通するようにヒートパイプを設けていた従来の変圧器において必要であった特別なシール部材を不要とすることができる。
【００３７】
更に、本実施例においては、タンク１３内にＳＦ６ガス１２を収容した。そのため、変圧器本体１１で生じた熱により温められたＳＦ６ガス１２は、自然対流の作用によって上部開口部１３ａから熱交換部１４に流入して冷却された後、下部開口部１３ｂからタンク１３内に流入するという動作を繰り返すことによって変圧器本体１１を冷却する。従って、プレートヒートパイプ１８単独で変圧器本体１１を冷却する場合に比べて冷却性能が向上する。
【００３８】
更にまた、本実施例においては、前記プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂを集熱部１８ａよりも上方に配置した。そのため、集熱部１８ａにて蒸発した作動液は、放熱部１８ｂにて凝縮し、重力作用により下方へ流下して再び集熱部１８ａに戻るいわゆる「ボトムヒートモード」となる。そのため、熱輸送特性を向上させることができ、ひいては、全体の構成を小形化することができる。
【００３９】
また、巻線１７の層間１９に、内部に冷媒が封入された冷却ダクトの集熱部を配設して、巻線１７を冷却することが従来より行われている。しかし、前記冷却ダクトの場合は、厚み寸法を１０ｍｍ程度にしなければ十分な熱伝達特性は期待できないという事情がある。これに対して、上記プレートヒートパイプ１８は、２ｍｍ程度の厚み寸法で十分な熱伝達特性を得ることができるため、この点からも小形化を図ることができる。
【００４０】
図８は本発明の第２の実施例（請求項４に対応）を示しており、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第２の実施例では、プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂと押え板１９との間に弾性部材例えばゴム製のシート２１を介在させている。
【００４１】
上述したように、変圧器のタンク１３及び巻線１７が温度が上昇して熱膨張すると、その熱膨張寸法の差によってプレートヒートパイプ１８が変形する。このとき、前記プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂは押え板１９とタンク１３との間に挟持されているため、前記放熱部１８ｂが水平方向に移動してタンク１３の内面部から離間することはないが、放熱部１８ｂが上下方向にずれ動くことが考えられる。このように前記放熱部１８ｂが上下にずれ動くと、プレートヒートパイプ１８や押え板１９、タンク１３が摩耗し、放熱部１８ｂとタンク１３との間に隙間が生じるおそれがある。このように放熱部１８ｂとタンク１３との間に隙間が生じると、冷却性能が低下する。
【００４２】
これに対して、本実施例では、押え板１９とプレートヒートパイプ１８との間にゴム製のシート２１を介在させ、このシート２１の弾性力によってプレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂがタンク１３の内面部に圧着されるように構成した。そのため、放熱部１８ｂが上下方向にずれ動くことを極力防止できる。また、放熱部１８ｂが上下方向にずれ動いてプレートヒートパイプ１８等が摩耗した場合でも、前記シート２１の弾性力によって放熱部１８はタンク１３の内面部に圧着されるため、前記放熱部１８ｂとタンク１３との間に隙間が生じることを防止できる。
【００４３】
図９及び図１０は本発明の第３の実施例（請求項２に対応）を示しており、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。図９は、本実施例に係る変圧器の内部構成を模式的に示した図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿う横断面図である。
【００４４】
これら図９及び図１０に示すように、本実施例では、変圧器本体１１が横置き状態でタンク１３内に収容されている。このとき、変圧器本体１１の鉄心１６を、タンク１３の底部に固定された一対の支持部材３１によって支持することにより前記変圧器本体１１がタンク１３内に配設されている。以上の構成により、前記鉄心１６の両端部は水平方向に対向しており、前記鉄心１６に対して巻線１７が同心円状に巻き付けられている。
【００４５】
そして、前記巻線１７の高圧層と低圧層との層間のギャップ内には、複数のプレートヒートパイプ１８の集熱部１８ａが挿入されている。このとき、一部のプレートヒートパイプ１８は前記巻線１７の一方の端面部１７ａから外方に突出され、残りのプレートヒートパイプ１８は巻線１７の他方の端面部１７ｂから外方に突出され、放熱部１８ｂがタンク１３の側面部の内面部に密着されている。
【００４６】
そして、巻線１７内のうち上部に挿入されたプレートヒートパイプ１８は、略Ｌ字状に成形されており、放熱部１８ｂが集熱部１８ａよりも上方に位置している。また、巻線１７内の側部に挿入されたプレートヒートパイプ１８は、略コ字状或いは略Ｌ字状に成形されて、放熱部１８ｂと集熱部１８ａとが略同じ高さに位置している。
【００４７】
プレートヒートパイプ１８の集熱部１８ａは、巻線１７の層間のギャップ内に挿入されるため、前記ギャップの延びる方向によって前記プレートヒートパイプ１８の集熱部１８ａを配置する向きが決まる。従って、変圧器本体１１を縦置きした場合は、前記ギャップが上下方向に延びるため、前記プレートヒートパイプ１８の集熱部１８ａも上下方向に配置される。この場合、熱輸送特性を考慮すると、ボトムヒートモード或いは水平ヒートモードとなるようにプレートヒートパイプ１８を配置する必要があり、従って、上記構成においては、巻線１７の上端面部からプレートヒートパイプ１８を突出させて、タンク１３の側面部のうち巻線１７よりも上方に位置する部分に放熱部１８ｂを密着させる必要がある。即ち、タンク１３の側面部のうち放熱部１８ｂを密着させることができる範囲が巻線１７よりも上方の部分に限定される。
【００４８】
これに対して、本実施例のように変圧器本体１１を横置きすると、層間のギャップが水平方向（図９及び図１０では左右方向）に延びる。そのため、プレートヒートパイプ１８を巻線１７の両端面部から突出させ、タンク１３の側面部のうち変圧器本体１１よりも上方に位置する部分及び側方に位置する部分に放熱部１８ｂを密着させることができる。従って、タンク１３の側面部にプレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂからの熱を伝達するためのスペースを十分確保することができ、冷却性能の一層の向上を図ることができる。また、変圧器本体１１を縦置き状態でタンク１３内に収容した場合に比べて、タンク１３の側面部を有効に利用できるため、タンク１３の小形化、ひいては変圧器の小形化を図ることができる。
【００４９】
図１１ないし図１３は本発明の第４の実施例（請求項５及び６に対応）を示しており、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第４の実施例では、容器たるタンク４１を、剛性を有する例えば炭素鋼板からなる容器本体としてのタンク本体４２と、このタンク本体４２の側面部に設けられた放熱体４３とから構成している。
【００５０】
前記タンク本体４２は剛性を有する例えば炭素鋼板からなり、図１３に示すように、矩形皿状の底箱４４と、矩形箱状の上蓋部４５と、前記タンク本体４２の四隅部に配設された断面Ｌ字状の柱部材４６とから構成されている。前記柱部材４６の上下両端部は、例えば溶接により前記底箱４４の隅部及び上蓋部４５の隅部に固定されている。以上の構成により、前記タンク本体４２の４個の側面部にはそれぞれ矩形状の開口部４７が形成される。
【００５１】
一方、前記放熱体４３は、図１１及び図１２に示すように、例えばアルミニウム製で複数のフィン４３ａを備えている。そして、前記放熱体４３は、前記フィン４３ａが外方に突出するように前記タンク本体４２の開口部４７の周縁部にシール部材４８を介して取り付けられている。この場合、前記シール部材４８とタンク本体４２との接合及び前記シール部材４８と放熱体４３との接合は、例えば接着により行われている。また、前記シール部材４８は弾性を有するゴム等の合成樹脂から構成されている。
【００５２】
従って、前記タンク４１の側面部のうち周縁部を除く部分は放熱体４３から構成されており、プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂは、前記放熱体４３に密着されている。尚、本実施例では、前記放熱部１８ｂは、押え板を介することなく放熱体４３に押し当てられて密着されている。
【００５３】
一般に、変圧器のタンクは、十分な強度を確保するために炭素鋼で形成されているが、炭素鋼は熱伝導率が小さいという事情がある。これに対して、熱伝導率の大きい例えばアルミニウム材は剛性が小さく、タンク全体をアルミニウム材から構成した場合には、十分な強度を確保できない。
【００５４】
そこで、本実施例においては、タンク４１を炭素鋼からなるタンク本体４２及びアルミニウム材からなる放熱体４３から構成した。即ち、タンク４１の上下部分及び側面部の周縁部を剛性を有する炭素鋼から構成し、タンク４１の側面部のうち周縁部を除く部分を熱伝導率の大きいアルミニウム材から構成した。そして、プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂを前記放熱体４３に密着させるように構成した。従って、タンク４１の強度を確保しつつ、プレートヒートパイプ１８の放熱部１８ｂから効率良く放熱することができる。また、タンク４１の内面部に放熱体４３が露出しているため、タンク４１内のＳＦ６ガスを効率良く冷却することができ、この点からも冷却性能が向上する。
【００５５】
また、炭素鋼からなるタンク本体４２とアルミニウム材からなる放熱体４３とでは、熱膨張率が異なる。しかし、本実施例では、タンク本体４２と放熱体４３との間に弾性を有するシール部材４８を設けたため、シール部材４８によってタンク本体４２と放熱体４３との熱膨張寸法差を吸収することができ、タンク４１のシール性が低下することを極力防止することができる。
【００５６】
尚、本実施例は、タンク４１内に変圧器本体１１を横置き状態で収容する構成にも適用できる。また、タンク本体４２は一体に構成しても良い。さらに、放熱体４３はねじ止めによりタンク本体４２に取り付けても良い。更にまた、タンク本体４２と放熱体４３の熱膨張寸法の差を考慮する必要がなければ、シール部材４８は弾性を有していなくても良く、また、シール部材４８を省略することも可能である。
【００５７】
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
プレートヒートパイプの集熱部は巻線の内部に配置する他、鉄心の内部に配置しても良い。
【００５８】
タンク１３の内部に、ＳＦ６ガス１２を強制的に循環させるファンを設けても良い。この場合、ＳＦ６ガス１２の循環がより一層効率良く行われるため、冷却性能が一層向上する。
冷却媒体としてはＳＦ６ガスに限定されるものではない。即ち、空気を冷却媒体として用いる乾式変圧器や、油入変圧器にも適用できる。更に、リアクトル等、変圧器以外の静止誘導機器にも適用しても良い。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の請求項１の静止誘導機器によれば、容器内に縦置き状態で収容された静止誘導機器本体の内部にプレートヒートパイプの集熱部を配置すると共に放熱部を前記容器の側面部の内面部に密着させたので、静止誘導機器本体で発生した熱を、前記プレートヒートパイプの集熱部に効率良く伝達した後、放熱部から容器に伝達して外部に放熱することができる。従って、前記プレートヒートパイプを容器の内部に収容した構成としながら冷却性能が十分に向上し、静止誘導機器全体の小形化を図ることができる。また、前記プレートヒートパイプをクランク状とし且つ折曲部が略円弧状をなすように構成したので、静止誘導機器本体及び容器の間に熱膨張寸法差が生じた場合であっても、その差をプレートヒートパイプの変形によって吸収することができ、しかも、変形による応力の集中が生じないためプレートヒートパイプが破損することを極力防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すものであり、容器を断面して示す変圧器の正面図
【図２】プレートヒートパイプの放熱部周辺部分を拡大して示す斜視図
【図３】折曲部が円弧状をなすプレートヒートパイプの変形を説明するための図であり、（ａ）は水平方向に縮められた場合、（ｂ）は水平方向に引き伸ばされた場合を示す。
【図４】折曲部が円弧状をなすプレートヒートパイプの変形を説明するための図であり、（ａ）は垂直方向に縮められた場合、（ｂ）は垂直方向に引き伸ばされた場合を示す。
【図５】折曲部が直角状をなすプレートヒートパイプの変形を説明するための図であり、（ａ）は水平方向に縮められた場合、（ｂ）は水平方向に引き伸ばされた場合を示す。
【図６】折曲部が直角状をなすプレートヒートパイプの変形を説明するための図であり、（ａ）は垂直方向に縮められた場合、（ｂ）は垂直方向に引き伸ばされた場合を示す。
【図７】プレートヒートパイプの放熱部及びタンクの内面部の密着性と各部の温度との関係を示す図
【図８】本発明の第２の実施例を示すものであり、プレートヒートパイプの放熱部周辺部分の拡大縦断面図
【図９】本発明の第３の実施例を示すものであり、変圧器本体及びプレートヒートパイプの配置を模式的に示す正面図
【図１０】変圧器本体及びプレートヒートパイプの配置を模式的に示す上面図
【図１１】本発明の第４の実施例を示す変圧器の正面図
【図１２】図１相当図
【図１３】タンク本体の斜視図
【図１４】従来構成を示す変圧器の縦断側面図
【符号の説明】
図中、１１は変圧器本体（静止誘導機器本体）、１３，４１はタンク（容器）、１８はプレートヒートパイプ、１８ａは集熱部、１８ｂは放熱部、１８ｃは折曲部、１９は押え板、２１はシート（弾性部材）、４２はタンク本体（容器本体）、４３は放熱体、４７は開口部、４８はシール部材を示す。

Claims

次の１）容器本体および２）放熱体からなる中空状をなすものであって、内部に冷却媒体が収容された容器と、
１）矩形皿状の底箱と、この底箱の四隅部のそれぞれに設けられた柱部材と、これら柱部材の上端に配設された矩形箱状の上蓋部からなるものであって、４つの側面部を有するとともにこれら４つの側面部のそれぞれに２本の該柱部材と該底箱と該上蓋部との相互間に位置して開口部を有する容器本体
２）前記容器本体の底箱と柱部材と上蓋部のそれぞれの材質に比べて熱伝導率が高く剛性が低い材質からなるものであって、前記容器本体の４つの開口部のそれぞれを塞ぐ板状の部分および該部分に設けられた複数のフィンからなる放熱体
三脚鉄心および三脚鉄心の各脚に導体を同心状に巻付けてなる巻線を有するものであって、当該巻線の軸心線が上下方向へ指向する縦置き状態で前記容器の内部に収容された静止誘導機器本体と、
中空状プレートの内部に作動液を封入することから構成されたものであって、前記巻線の内部に挿入された縦長な集熱部と前記集熱部に比べて高所に配置され前記容器の前記板状の部分の内面に接触する縦長な放熱部と前記集熱部の上端部および前記放熱部の下端部を相互に繋ぐ部分を有すると共に前記巻線で発生した熱を前記作動液の核沸騰による蒸発および凝縮によって前記集熱部から前記放熱部に向って輸送するプレートヒートパイプとを具備し、
前記プレートヒートパイプのうち前記集熱部の上端部および前記放熱部の下端部を相互に繋ぐ部分と前記集熱部の上端部との間・前記プレートヒートパイプのうち前記集熱部の上端部および前記放熱部の下端部を相互に繋ぐ部分と前記放熱部の下端部との間のそれぞれには、前記容器の放熱体の板状の部分と前記巻線との間の熱膨張寸法の差に基づいて前記集熱部および前記放熱部が相互に接近する方向へ移動したときに円弧半径が小さくなるように弾性変形し且つ前記集熱部および前記放熱部が相互に離れる方向へ移動したときに円弧半径が大きくなるように弾性変形する略円弧状の折曲部が設けられていることを特徴とする静止誘導機器。
前記プレートヒートパイプの放熱部は、押え板によって前記容器の内面部に密着されていることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導機器。
前記プレートヒートパイプの放熱部と前記押え板との間には弾性部材が介在されていることを特徴とする請求項２に記載の静止誘導機器。
前記放熱体の板状の部分は、弾性を有するシール部材を介して前記容器本体に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の静止誘導機器。