JP5125785B2 - 変圧器盤の風冷装置 - Google Patents

Description

この発明は、電力変換装置（インバータ装置）などに適用する変圧器盤の風冷装置に関する。

周知のように容量大の電力変換装置は、入力用の変圧器，インバータユニット，制御ユニットを別々に分けて格納した列盤で構成し、前記変圧器については一般に乾式自冷変圧器を変圧器盤に格納した上で、その盤内に外気を送風して変圧器を風冷冷却するようにしている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
次に、前面／背面保守型の列盤で構成した電力変換装置の変圧器盤を例に、その風冷装置の従来構造を図３，図４に示す。まず、図３において、１は変圧器盤、２は盤１の前面（および後面）に配した扉、２は盤１の下部扉に設けた換気用の吸気口であり、図４（ａ），（ｂ）で示すように変圧器盤１の内部には変圧器（乾式自冷変圧器）３を起立姿勢に格納して据付けている。なお、図示の変圧器３は三相変圧器で、３ａは鉄心（３脚鉄心）に巻装した各相の巻線である。
この変圧器盤１には天井に排気ファン４を設置し、盤１の前後両面に配した下部扉に開口した前記吸気口２を通じて盤内に取り込んだ外気冷却風を図示矢印のように前後から変圧器３に通風して冷却するようにしている。
特開平７−８７６２９号公報 特開２００６−１６６６４３号公報

図４に示した変圧器盤１は盤の前面および背面側に保守スペースを確保して建屋の電気室内に配置した前面／背面保守型盤であり、外気冷却風は盤１の前後両面に開口した吸気口２を通じて盤内に取り込むようしている。一方、最近では電気室の容積，省スペース化の要求から、電力変換装置の列盤を電気室の壁面に押しつけて背面側の保守スペースを省略した前面保守型盤が多く採用されるようになっている。
ところで、前面保守型の盤では盤の背面側に外気を取り込む吸気口を確保できず、盤の前面に開口した吸気口からのみ外気を取り込むようになるために、従来の換気方式のままでは変圧器の背面側が通風路の死角となってこの部分に充分な風量の外気冷却風を通風することができず、変圧器を効率よく冷却できない問題がある。
かかる点、先記した特許文献２のように、盤の前面下部に開口した吸気口を通じて盤内に取り込んだ外気を盤内の床面下に形成した導風ダクトに導き、この導風ダクトから変圧器の前面，および背面に向けて冷却風を吹き出すようにすることにより、前面保守型盤であっても通風路の死角なしに変圧器全体を風冷冷却することが可能となる。
しかしながら、この風冷構造を実施するには盤内の床板下に導風ダクトを確保するために高さ方向で盤内のスペースが制約を受けるほか、変圧器の前面側には盤の前面吸気口から取り込んだ外気を床下の導風ダクトに導くための連通ダクト，および床下ダクトから吹き出す冷却風を変圧器の前面側に導くガイドが必要となる。しかも、これらのダクト，ガイド構造は変圧器を盤内に搬入，搬出する際の障害物となるため、その都度取り外し、再組立の手間が必要となる問題もある。

この発明は上記の点に鑑みなされたものであり、先記した前面保守型盤を対象に、前記課題を解消して盤内に収納した変圧器に前後両面側から外気冷却風を通風して効率よく冷却できるように改良した変圧器盤の風冷装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明によれば、変圧器を収納した盤の天井に排気ファン,正面下部に吸気口を設け、該吸気口を通じて盤内に取り込んだ外気冷却風を変圧器に通風して冷却する変圧器盤の風冷装置において、
盤内底部の背面側に送風ファンと組み合わせた導風ダクトを配備した上で、該導風ダクトには変圧器の背面に向けて送風口を開口し、前記吸気口を通じて盤内に取り込んだ外気の一部を導風ダクトの送風口から変圧器の背面に向けて分流送風するようにし、具体的には次記のような態様で構成する。
（１）前記の導風ダクトは、その吸気口を盤内の正面に向け、変圧器の側方を迂回して盤内の背面側に至る略Ｌ字形の経路に沿って敷設し、その吸気口に送風ファンを付設した上で、変圧器の背面に向けて複数箇所に送風口を分散開口する（請求項１）。
（２）前項（１）の構成において、導風ダクトの送風口を変圧器に向けて斜め上方の向きに開口する（請求項２）。
（３）また、前記導風ダクトに分散開口した送風口は、変圧器の各相巻線と対向する位置に開口する（請求項３）。
（４）さらに、前記導風ダクトの送風口には、変圧器に向けて各送風口から吹き出す風量を適正化するための風量調整板を設ける（請求項４）。

上記の構成によれば、変圧器盤の前面下部に開口した吸気口を通じて盤内に取り込んだ外気冷却風を変圧器に向けて前面および背面の両面から送風して変圧器全体を効果的に冷却することができる。
ここで、盤内の底部（床板上）に敷設した導風ダクトは、変圧器の側方を迂回して背面側に至るＬ字形経路に沿って配置することにより、この導風ダクトが盤の前面側から変圧器を盤内に搬入，搬出する際の障害物となることもない。また、盤内正面に向けた導風ダクトの吸気口に送風ファンを付設することで、庫内に取り込んだ外気をダクト内に押込み送風できる。
また、導風ダクトに分散開口した送風口を変圧器の各相巻線の配置に合わせて斜め上向きに開口することにより、送風口を通じて外気冷却風を変圧器の各相巻線に向けて吹き出すことができる。さらに、送風口に風量調整板（ダンパ）を設け、この風量調整板で送風口の開口面積を適正に初期設定しておくことにより、各送風口からの吹き出し風量を平均化して変圧器の各相巻線に送風できる。なお、必要に応じて鉄心の中央脚に巻装した巻線（左右脚に巻装した巻線と比べて放熱面積が小さくなる）への風量を増量することも可能である。

以下、この発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、図１（ａ），（ｂ）は盤内の構成配置図、図２は盤から変圧器を取り出した状態での導風ダクトの配置を表す正面図であり、図４に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
この実施例の変圧器盤１は盤の前面にのみ盤扉，および吸気口２を備えた前面保守型盤であり、盤内底部の床板上には導風ダクト５が新たに追加装備されている。この導風ダクト５は上面から見たダクト全体の形状がＬ形であって、その吸気口を盤内の前方に向け、変圧器３の側方を迂回して盤内の背面側に至る経路に沿って敷設されており、ダクト前端の吸気口には送風ファン６（図示例では２台）が付設されている。なお、ダクトの終端は閉塞されている。
また、変圧器３の背後側に敷設した部分のダクトは、変圧器３と向かい合う面を斜めカットした台形の断面形状とした上で、このダクト部分には三相変圧器３の各相巻線３ａに開口位置を合わせて３箇所に送風口５ａが斜め上方の向きに分散開口している。
上記構成において、電力変換装置の運転時に盤１の天井に配した排気ファン４ととともに導風ダクト５に付設した送風ファン６を運転すると、盤１の前面下部に開口した吸気口２より盤内に取り込んだ外気は次記のように二手の通風経路に分かれて分流し、その一方は矢印Ａのように変圧器３の前方から巻線３ａに沿って通風した後、天井の排気ファン４を経て盤外に排気される。また、他方は矢印Ｂのように送風ファン６を経て導風ダクト５に押込み送風され、該導風ガイド５に分散開口した送風口５ａより変圧器３に向けて背面側から斜め上方に吹き出す。そして、各相巻線３ａに沿って通風した後に前記の分流Ａと合流して盤外に排気される。これにより、外気冷却風を前後面から変圧器３に通風して効率よく風冷冷却できる。

また、図２で示すように、導風ダクト５の長手方向に沿って分散開口した送風口５ａには風量調整板（ダンパ）５ｂを取付け、この風量調整板５ｂにより各送風口５ａの開口面積を適正に初期設定（ダクトの上流側に開口する送風口に比べて下流側（ダクト終端は閉塞）に開口する送風口の実効開口面積を縮小するように設定する）しておくことにより、各送風口５ａから吹き出す風量を平均化させて変圧器３の各相巻線３ａを均等に風冷冷却できる。なお、各相巻線３ａのうち、左右の巻線に挟まれて鉄心の中央脚に巻装された巻線（左右の巻線に比べて放熱面積が小さくなる）に対しは、これに対向する送風口５ａの吹き出し風量を増量するように調整板５ｂを補正することも可能である。

この発明の実施例による変圧器盤の盤内構成配置図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ正面図，および側面図 図１から変圧器を取り出した状態での導風ダクトの構造，配置を表す正面図 変圧器盤の外観正面図 従来における変圧器盤の風冷冷却装置を表す盤内構成図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ正面図，および側面図

符号の説明

１ 変圧器盤
２ 変圧器盤の吸気口
３ 変圧器
３ａ 巻線
４ 排気ファン
５ 導風ダクト
５ａ 送風口
５ｂ 風量調整板
６ 送風ファン

Claims (4)

1. 変圧器を収納した盤の天井に排気ファン,正面下部に吸気口を設け、該吸気口を通じて盤内に取り込んだ外気冷却風を変圧器に通風して冷却する変圧器盤の風冷装置において、
   盤内底部の背面側に送風ファンと組み合わせた導風ダクトを配備した上で、該導風ダクトには変圧器の背面に向けて送風口を開口し、前記吸気口を通じて盤内に取り込んだ外気の一部を導風ダクトの送風口から変圧器の背面に向けて分流送風するようにし、前記導風ダクトはその吸気口を盤内の正面に向け、変圧器の側方を迂回して盤内の背面側に至る略Ｌ字形の経路に沿って敷設し、その吸気口に送風ファンを設置した上で、変圧器の背面に向けて複数箇所に送風口を分散開口したことを特徴とする変圧器盤の風冷装置。
2. 請求項１に記載の風冷装置において、導風ダクトの送風口を変圧器の各相巻線と対向する位置に分散開口したことを特徴とする変圧器盤の風冷装置。
3. 請求項１に記載の風冷装置において、導風ダクトの送風口を変圧器に向けて斜め上方の向きに開口したことを特徴とする変圧器盤の風冷装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかの項に記載の風冷装置において、導風ダクトの送風口に吹き出し風量を調整する風量調整板を設けたことを特徴とする変圧器盤の風冷装置。

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