JPH0749769Y2 - 地中変圧器の冷却構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は地中に設置される変圧器を冷却するための冷
却構造に関し、特に変圧器から発生する熱を絶縁流体に
与え、その絶縁流体をヒートパイプによって冷却する冷
却構造に関するものである。

従来の技術 密閉状態で地中に設置する変圧器の冷却方法として、ヒ
ートパイプを使用する方法が従来知られている。これは
換気による空冷が困難であることにより、ヒートパイプ
の一端部を変圧器に接触させ、もしくは変圧器を浸漬し
てある絶縁流体、例えば油の中に浸漬させるとともに、
そのヒートパイプの他端部を例えば大気中に露出させ、
変圧器の損失に伴う発熱をヒートパイプによって運んで
大気中に放出させ、これにより変圧器を間接的に冷却す
る方法である。その冷却構造の一例を第４図に示してあ
る。第４図においてコンクリート製の縦穴１の内部に変
圧器容器２が設置され、その内部に所定のレベルまで油
３が入れられており、また二台の変圧器４が油３中に浸
漬した状態で容器２の下端部近くに設置されている。さ
らに油３の液面より若干下側には三本のヒートパイプ５
の受熱部６が配置され、そのヒートパイプ５の上端部は
容器２から上方に引き出されて換気などによる低温雰囲
気に設置されて放熱部７とされている。ここで受熱部６
は油３との熱授受面積を可及的に広くするために、各ヒ
ートパイプ５の下端部分を所定のピッチで螺旋状に巻く
ことにより形成されている。

考案が解決しようとする課題 上述した構成の冷却構造では、変圧器４での損失による
発熱で油３が加熱され、その結果温度の上昇した油３は
上昇流となって受熱部６側に流れる、また各ヒートパイ
プ５はその上端側の放熱部７が強制換気などによって冷
却されているから、受熱部６と放熱部７との温度差に基
づいて動作し、すなわち受熱部６で油３から熱を奪って
作動流体が蒸発し、その蒸気が放熱部７に流れてここで
放熱・凝縮し、これにより受熱部６で油３から奪った熱
を外部に運び、油を冷却する。そして温度の低下した油
３は変圧器４側に下降流となって戻る。このように上述
したタイプの冷却構造では、変圧器４とヒートパイプ５
の受熱部６との間の熱授受を、油３が対流することによ
り媒介するが、上記従来の構造では、第５図に拡大して
示すように油３の上昇流に対してヒートパイプ５が交差
する方向に配置されているから、油３の上昇流が妨げら
れてその流速が遅くなり、油３と受熱部６との間の熱伝
達の効率が低下する問題があった。またヒートパイプ５
はその内部の作動流体に対する熱伝達を可及的に効率良
く行なうために薄肉のコンテナを使用するのが一般的で
あり、したがってこれを螺旋状に巻いてなる受熱部６を
支持・固定する場合、溶接ではコンテナが破損する危険
があるので、第５図に示すようなリテーナ８を使用する
ことになるが、そのリテーナ８が特殊形状のものとなる
から、リテーナ８および冷却装置の製造作業性が悪く、
またコスト高になる問題もあった。

この考案は上記の事情を背景としてなされたもので、変
圧器を浸漬してある油などの絶縁流体とヒートパイプと
の間の熱伝達を良好に行なわせることのできる冷却構造
を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、変圧器を浸
漬させてある絶縁流体の液面近くに、ヒートパイプの受
熱部を配置するとともに、そのヒートパイプの放熱部を
所定の低温雰囲気に配置し、前記絶縁流体の対流により
変圧器の熱を前記受熱部に運ぶ地中変圧器の冷却構造に
おいて、前記受熱部を、同心状に配置した大径管と小径
管とをそれぞれの端部同士で気密状態に接続して中空筒
状に形成するとともに、その受熱部の上端部に連通させ
たパイプのうち前記低温雰囲気中に配置された部分を前
記放熱部としたことを特徴とするものである。

作用 この考案においても変圧器で発生した熱は、先ずその周
囲の絶縁流体に与えられ、その結果温度の上昇した絶縁
流体は、受熱部に向け上方に流動する。その場合、受熱
部は中空筒状であって表面が平滑であるために、絶縁流
体の流動が特には阻害されず、したがって絶縁流体が比
較的速い速度で流動して受熱部との間の熱伝達が良好に
おこなわれる。このようにして変圧器から受熱部に絶縁
流体によって運ばれた熱は受熱部に与えられてそのヒー
トパイプによって放熱部に運ばれ、ここから外部に放出
される。すなわち変圧器で生じた熱は絶縁流体およびヒ
ートパイプによって外部に放出され、これにより変圧器
が冷却される。そして温度の低下した絶縁流体は再度変
圧器側に下降して変圧器から熱を奪い、変圧器の冷却の
用に供される。

実施例 つぎにこの考案を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの考案の一実施例を一部破断して示す概略斜
視図であって、変圧器容器10は円筒状に構成され、その
下端部に変圧器11が収容されるとともに、上端部にヒー
トパイプ12の受熱部13が収容されており、そしてこれら
変圧器11および受熱部13を浸漬させる程度のレベルまで
絶縁流体として油14が充填されている。その受熱部13
は、図に示すように中空の筒状に構成されており、これ
は大径管と小径管とを同心状に配置するとともに、その
上下両端部同士を気密状態に連結することにより形成さ
れている。その受熱部13の上端部に先端部を封止したパ
イプ15が接続されており、そのパイプ15は容器10から外
部に引き出されて空冷雰囲気などの冷却雰囲気に配置さ
れ、かつ多数のフィン16を取付けることにより放熱部17
とされている。ヒートパイプ12はこれら受熱部13および
パイプ15によって構成されており、その内部には例えば
真空脱気した状態で水やフロンなどの凝縮性の流体が作
動流体として封入されている。なお、受熱部13の内面全
体に液相の作動流体を分散させるために、受熱部13の内
面に第２図に示すように金網などの毛細管圧力を生じさ
せるウイック18を添設してもよい。

上述した冷却構造では、変圧器11から生じた熱はその周
囲の油14に伝達され、それに伴って温度の上昇した油14
は受熱部13側に上昇流となって流れる。受熱部13の付近
では、油14の上昇流は受熱部13の表面に沿って流れ、そ
の場合、受熱部13の表面が平滑であるから、特に流動抵
抗が大きくならず、したがって油14のスムースな流れが
確保されるために、油14と受熱部13との熱伝達が良好に
おこなわれる。特に受熱部13が容器10と同心状に配置し
た円筒状であれば、受熱部13が油14の上昇流をガイドす
るよう作用するので、所謂チムニー効果によって油14は
速い流速に維持される。

受熱部13に到達した温度の高い油14はここでその熱を受
熱部13内の作動流体に与え、その結果生じた作動流体の
蒸気はパイプ15を通って放熱部17に至り、ここで放熱し
て凝縮し、さらに液化した作動流体はパイプ15を通って
受熱部13に還流する。すなわち作動流体が油14の有して
いた熱をその潜熱として放熱部17側に運んで外部に放出
し、油14を冷却する。このようよにして冷却された油14
は比重の差に起因して下降流となって変圧器11側に戻
る。

上述のように変圧器11で生じた熱は油14が上部に運び、
さらにその油14からヒートパイプ12が外部に運ぶが、油
14とヒートパイプ12との間の熱授受は、前述したように
油14の流速が速いことに加え、受熱部13が中空筒状をな
していて広い表面積を有していることにより効率良く行
なわれ、したがって冷却効率が良好になる。

第３図は受熱部13が中空筒状であることによる利点すな
わちパイプの接続箇所を任意に設定できる利点を更に生
かして構成したこの考案の他の例を示す図である。すな
わちここに示す例は、ヒートパイプ22をループ型とする
とともに、その内部を流れる作動流体蒸気によってター
ビンを駆動するよう構成したものである。中空筒状に形
成した受熱部23の上端部に接続したパイプ25は容器20の
外部に設けたタービン29の流入口に接続され、またその
タービン29の流出口には他のパイプ30が接続され、その
パイプ30の中間部は多数のフィン26が取付けられて放熱
部27とされ、かつそのパイプ30の他方の端部は受熱部23
の下端部に接続されている。したがってヒートパイプ22
は受熱部23およびパイプ25ならびにタービン29とパイプ
30とを経て全体としてループを形成している。そのター
ビン29には発電機31が連結され、その発電機31は、前記
放熱部27に対向して配置したファン32を駆動するモータ
33に電気的に接続されている。

したがって第３図に示す構成の冷却構造では、変圧器11
での電気的な損失に基づく発熱があると、加熱された油
14が受熱部23の部分に上昇し、その油14の有する熱によ
って受熱部23内の作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸
気がパイプ25を経てタービン29に送られるので、タービ
ン29が駆動されて発電機31が回って発電を行なう。その
結果、生じた電力によってモータ33が駆動されてファン
32によって放熱部27に送風されるため、放熱部27が強制
空冷されることになり、タービン29を経た作動流体蒸気
はここで放熱して凝縮する。同時にタービン29に対して
充分低い背圧が与えられる。そして液化した作動流体は
受熱部23の下端部に還流する。すなわち変圧器11で生じ
た熱エネルギは電気エネルギに変換されて放熱部27の強
制空冷の用に供されることになる。

なお、上述した各実施例では放熱部を空冷する構成とし
たが、この考案は上記の実施例に限定されるものではな
く、放熱部は水冷等の他の冷却方式を採用したものであ
ってもよい。またこの考案の受熱部は円筒形に限らず、
方形の筒状であってもよい。

考案の効果 以上の説明から明らかなようにこの考案の冷却構造によ
れば、油などの絶縁流体に浸漬される受熱部が筒状をな
していることにより、変圧器が発熱することに起因した
絶縁流体のスムースな対流が確保され、またその対流速
度が速くなり、その結果、絶縁流体と受熱部との間の熱
伝達が効率よくおこなわれ、これに加えて受熱部の表面
積が広くなるため、絶縁流体の冷却ひいては変圧器の冷
却を効率良くおこなうことができる。また受熱部が広い
表面積を有することから、ヒートパイプとして外部に引
き出すパイプは一本でよく、したがって変圧器および絶
縁流体ならびに受熱部を収容する容器の蓋の構造が簡単
になり、その加工も容易になり、さらに発熱部の構造が
単純であるためにその支持構造が簡素化される等の副次
的な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す一部破断した概略的
な斜視図、第２図はその受熱部の部分的な断面図、第３
図はこの考案の他の実施例を示す一部破断した概略的な
斜視図、第４図は従来の地中変圧器の冷却構造を示す断
面図、第５図はそのヒートパイプを支持する構造を示す
部分図である。 11……変圧器、12,22……ヒートパイプ、13,23……受熱
部、14……油、17,27……放熱部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 益子 耕一 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 伊藤 雅彦 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】変圧器を浸漬させてある絶縁流体の液面近
   くに、ヒートパイプの受熱部を配置するとともに、その
   ヒートパイプの放熱部を所定の低温雰囲気に配置し、前
   記絶縁流体の対流により変圧器の熱を前記受熱部に運ぶ
   地中変圧器の冷却構造において、 前記受熱部が、同心状に配置した大径管と小径管とをそ
   れぞれの端部同士で気密状態に接続した中空筒状に形成
   されるとともに、その受熱部の上端部に連通させたパイ
   プのうち前記低温雰囲気中に配置された部分が前記放熱
   部とされていることを特徴とする地中変圧器の冷却構
   造。