JPS6028128B2 - 油入電気機器用タンク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変圧器、リアクトル等の油入電気機器用タン
クにかかり、特にシート状の薄鋼板を波形に折曲げてひ
れ状の張出部を形成し、その張出部によって張出油室を
形成した放熱板兼側板を有する油入電気機器用タンクに
関する。

一般に、油入電機気器では機器内部で発生した熱を絶縁
油を媒体としてタンク表面から放熱するようにしている
。

このため油入電気機器のタンクは次に述べるような放熱
効果を高め得る構造とされている。すなわち、側板に放
熱フィンを取付ける方法、側板に上下で蓮通する放熱パ
イプを取付ける方法、２枚のパネル板の外周をシーム溶
接してパネルェレメントを構成し上下のへッダーをタン
クに取付ける方法、および側板を波形に折曲げて放熱面
積を拡大する方法等があり、特に近年は後者の２つが多
く採用されている。ところで、前記２枚のパネル板の外
周をシーム溶接して形成したパネルェレメントを必要放
熱量に応じてそれらを複数個溶接により連結固着させて
構成したいわゆるパネル形放熱器（図示せず）は、その
製造に多くの工程を要し、その製作に長時間を要する等
の不都合がある。

すなわち、その製作には、フーブ材の所定寸法の切断、
プレス成形、パネル板中溝スポット溶接、パネル板外周
シーム溶接、パネルェレメントひねり矯正、パネルェレ
メント間組合せ溶接、ヘツダー挿入、ヘッダ−とパネル
との溶接、パネル外部補強溶接、パネル放熱器のタンク
への取付等の多数の工程を必要とする。また、パネル板
外周シーム溶接やパネルェレメント間のステッチ溶接等
の溶接全長は非常に長くなり、かつ溶接雰囲気として必
ずしも十分でない抵抗溶接部分が殆どであり、溶接欠陥
による油洩れの可能性があり信頼性にも欠ける等の問題
点もある。

さらに、放熱器は輸送時に加わる上下、前後、左右方向
の振動加速度の繰返し被労に対し耐え得る強度を有しな
ければならないが、パネル放熱器は油を含む放熱器重量
、放熱器重心部に加わる振動加速度、およびタンク側壁
部から放熱器重心位置までの距離の相乗積のモーメント
が、放熱器上下部に設けたへッダ‐の根元すなわちタン
ク側壁取付部に生じ、またパネルェレメント連結溶接部
にも曲げねじり、せん断等の合成力が作用する。

したがって、多量の熱を発生する機器においては、パネ
ルェレメントの枚数が多くかつ長さが大なるものが必要
となるため、前述部位に非常に大きな応力が発生して輸
送時に破損に至ることがある。これらの発生応力を許容
値以下におさえるため、パネル放熱器の外側で補強によ
りタンクと連結する構造もあるが、さらにそのための製
作工数が増大する。なお、この種放熱器はプレスにより
パネル板を成形しており、プレス型の関係でパネル幅、
長さ、パネル間ピッチの種類が限定され、このため機器
毎に最適のパネル幅、長さ、パネル間ピッチを選定する
ことができず、設計自由度に制約をうけ最適設計ができ
ない等の欠点をも有している。

一方、側板を波形に折曲げて放熱面積を拡大する方法は
、第１図に示すような波形放熱板が使用される。すなわ
ち、第２図に断面図で示すように薄いシート状の鋼板１
を波形に屈曲せしめ一定間隔毎にひれ状突出部ｌａを形
成し、そのひれ状突出部ｌａの先端部を複数個の補強片
２によって互いに連結するとともに、上記突出部の上下
両端緑を、第３図のようにそれぞれ圧接し、例えばＭＡ
Ｃ溶接などで固着させ１個の放熱板３とするものである
。しかして、この放熱板を使って油入電気機器のタンク
を構成する場合には、第４図に示すように、上記放熱板
３の上下両端緑をそれぞれタンクの上部側板４および下
部側板兼底板５に溶接等により固着することによってタ
ンクの側壁が構成されている。この場合、開放形油入電
気機器においては、タンクに加わる内圧として油頭があ
るため、このタンク内圧に対して上記放熱板のひれ状張
出部における壁面の応力および変形量が許容値以下とな
ることが要求される。

また、絶縁油の劣化を防止するため密封形の夕ンクとす
る場合には、油頭の他に中身の温度上昇に伴なう絶縁油
の膨張とガス室内の温度上昇によってガス室の圧力上昇
が起り、これにより張出部の一部に加わる圧力がその降
伏応力を超えると上記張出部に残留歪が発生する。

また弾性限度内であっても常時加わる圧力によって上記
張出部に変形が生じてタンクの内容積が増加し、．その
ためタンク内に必要油面を保たせるためその容積増加に
応じて予め絶縁油を増加する必要があり、さらに張出部
の変形により隣接するひれ状張出部の対向する側板間の
距離が小さくなり、側板から大気への対流熱伝達率が低
下し放熱量の減少をきたすことがある。また、機器の容
量が大きくなれば当然放熱面積を増加させなければなら
ず、そねため張出油室の張出量を大きくしなければなら
ない。ところが、上記張出部の応力は、その張出量すな
わち波の深さの自乗に比例し、板厚の自乗に反比例して
発生し、また変形量は波の深さの４案に比例し板厚の３
乗に反比例して増減するので、張出部の応力、変形量を
それぞれ許容値以下に押えるには張出量の大きさ竃こ応
じて板厚を厚くする必要があり、また板厚が大きくなれ
ば当然材料費および製品重量が増大する不都合がある。
また、この種のタンクではタンク内側の隅部に冷却上お
よび絶縁上不必要な絶縁油が含まれるため、絶縁油の節
約という点でも問題がある。さらに、第４図の如くタン
クの四辺の側壁に波形状放熱板を構成させた構造では、
ひれ状張出部を放熱効率の点より適切なピッチで設ける
必要上タンクサイズに応じて張出油室総個数に制限があ
り、より大きな放熱量を必要とする場合には、張出油室
の張出量にも当然製造上制限があるので、このタンク構
造は採用できない等の問題がある。

本発明はこのような点に鑑み、ひれ状張出部の板厚を厚
くすることなく、機械的強度が大きく放熱面積も自由に
選択することができ、小形軽量でかつ経済的な油入電気
機器用タンクを提供することを目的とする。以下、第５
図乃至第１８図を参照して本発明の実施例について説明
する。

第５図及び第６図はタンクの最辺側の側壁を形成する波
形状放熱板１０Ａの平断面図であって、シート状の薄鋼
板１１を波形に屈曲せしめることによって一定間隔毎に
ひれ状張出部１１ａを連続的に複数個形成した２つの張
出剤鰭羊１２，１３を構成し、その両張出前頚羊１２，
１３間に寸法Ａの平板状の中間部１４を設けるとともに
両端にそれぞれ寸法Ｂ，Ｃの平板状部１５ａ，１５ｂを
設けている。

この波形状放熱板１０Ａは第７図及び第８図に示すよう
に上記平板状の中間部１４をＬ字状に折曲げて、両張出
部群１２，１３のひれ状張出部１１ａの張出方向が直角
方向に向くように形成され、さらに両端の平板状部１５
ａ，１５ｂもＵ字状あるいはＬ字状に折曲して隣接する
他の波形状放熱板との固着を行なうための接続端部が形
成されている。なお、この場合ひれ状張出部１１ａの上
下両端縁はそれぞれ圧接されてスクイズ溶接され袋状に
構成されている。また図中符号１６は各張出剤嬢羊毎の
ひれ状張出部１ １ａの先端部を互いに連結する補強片
である。一方、第６図は、タンクの短辺側の側壁を構成
する波形状放熱板１０Ｂの平断面図であって、シート状
の薄鋼板１１を波形に屈曲せしめることによってほぼそ
の全長にわたって多数のひれ状張出部１１ａを連続的に
形成すると共にその両端部に寸法Ｂの平板状部１７，１
７を設けている。

そしてこの波形状放熱板１０Ｂの平板状部１７，１７は
第９図及び第１０図に示すようにＵ字状に折曲されて最
辺側の側壁と接合するための接続端部が構成されている
。なお、上記実施例においては張出剖鰭羊１２と１３の
張出部深さＤ，，Ｄ２は同一寸法として図示しているけ
れども異なる張出部数、異なる張出部深さで構成しても
よい。

第１１図は上記波形状放熱板１０Ａ，１０Ｂによって形
成されたタンク側壁を示す平断面図であって、対向する
長辺側の側壁はそれぞれ４個の波形状放熱板１０Ａを交
互に反転させてその一方の張出部群１２が並ぶように、
また他方の張出節鋸羊１３の先端部または基部が互いに
所定間隔だけ離間するように隣接して配設し、隣接する
接続端部同志を油密に固着することによって構成される
。

また、対向する短辺側の側壁は上記長辺側２側壁の両端
部間に波形状放熱板１０８を配設し、その接続端部と上
記波形状放熱板１０Ａの接続端部とをそれぞれ油密に固
着することによって構成される。しかして、上述のよう
にして構成されたタンク側壁の上下両端部に、第１」２
図および第１３図に示すように上部側板１８および下部
側板兼底板１９を装着するとともに、互いに対向する各
張出部１１ａ間に形成される運通路２０（第１１図参照
）の上下部に蓋板２１を溶接により固着して、一個のタ
ンクが構成される。第１４図及び第１５図はタンクの短
辺側の側壁を形成する波形状放熱板の他の実施例を示す
図でであり、第１４図に示すように、シート状の薄鋼板
１１を波形に屈曲せしめることによって一定間隔毎にひ
れ状張出部１１ａを連続的に複数個形成した２つの張出
罰鰭羊３１，３２を構成し、その両張出奇矯羊３１，３
２間に所定長さの平板状の中間部３３を設けるとともに
、両端にもそれぞれ短かい平板状部３４，３５を設け、
上記平板状の中間部３３を第１５図のように屈曲部３０
ａを設けてほぼ直角に折曲し、張出割鰭羊３１と張出部
群３２のひれ状張出部１１ａの張出方向が互いに直角方
向に向くように形成し、さらに両端部の平板状部３４，
３４を折曲して接続端部をそれぞれ形成することによっ
て波形状放熱板１０Ｃを構成したものである。

しかして、第１６図に示すように上述のように形成され
た波形状放熱板１０Ｃを２個反転させて隣接して配設し
、一方の張出部群３２のひれ状張出部１１ａの基部を互
いに所定間隔をおいて対向せしめ、対応する接続端部同
志を油密に固着することによって、一つのタンク短辺側
側壁を形成することができ、これと前記構成の長辺側側
壁との組合わせによって第１６図に示すようなタンク側
壁を構成することができる。

また波形状放熱板ＩＯＣにおける張出剤鷺羊３１と３２
間の屈曲部３０ａを多角形状に折曲したり轡曲状に折曲
することによって、タンク隅部の絶縁油の節約さらには
重量の軽減を計ることもできる。さらに、上記実施例に
おいてはひれ状張出部の深さが一定のものを示したが、
複数個のひれ状張出部の深さを外側に行くに従い順次深
くまたは浅く変化させて形成することもできる。

，また、各放熱板間の接続機部どうしの固着部は、第１
７図ａ〜ｈ及び第１８図ａ〜ｆに示すような色々な形状
にしてその溶接を行なうことにより構成することができ
る。

本発明においては油入電気機器用タンクを上述のように
構成したので、波形状放熱板１０Ａ，ＩＯＢ，１０Ｃ自
体の製造工程が、フーブ材の波形状折曲げ、波状部両端
緑のスクイズ溶接、補強片溶接、波形状放熱板の平板状
の中間部部折曲げ、タンク側板紙立溶接となり、放熱器
とタンクを含めて従来のタンクの半分以下の工程で安価
にしかも短時間で製作することができる。

また、パネル放熱器に比し溶接部全長は約１／４と大幅
に減少し、溶接個所に対する信頼性が増し、さらにシー
ルドガスを用いた溶接雰囲気の良好なＭＡＣ溶接等で固
着できるので、シーム溶接、ステッチ溶接等の抵抗溶接
に比し一層溶接の信頼性が向上する。

さらに、輸送時における上下、前後、左右方向の振動加
速度に対する疲労強度においても、この波形状放熱板１
０Ａ，１０Ｂまたは１０Ｃで構成したタンクは連続した
板を折曲することによってパネル状の放熱板兼タンク側
壁を構成しているので、パネル状部相互間およびタンク
側壁に対する連結断面積、断面係数、断面二次モーメン
トは従来のパネル形放熱器に比し、非常に大きくなり、
従って垂直、水平方向振動加速度に対し、タンク側壁連
結部の最大モーメント発生部位および放熱器各部位に対
する曲げ、ねじり、せん断等の合成力作用による発生応
力は激減し、大幅な機械的強度アップによる品質の向上
も計れ、かつ多くの発生熱量を有する機器でパネル枚数
が増加しても特別にタンクに対して補強する必要もなく
、その分一層製作工数の低減を計ることができる。

しかも、特定のサイズ専用のプレス型を必要とせず、パ
ネル長さおよびパネル間ピッチを機器毎に最適のものに
選択することができ、設計自由度を大幅に向上すること
ができるという大きな利点をも有する。また、本発明に
おいては、第１１図に示した平断面図のように、タンク
四隅外側にも自由にひれ状張出部を形成することができ
、一定放熱量においては、機器外形寸法の糠少化すなわ
ちフロアースベースの減少を計ることができる。

さらに、本発明においては同一張出剤鰭羊の張出部がタ
ンクの外側方向に沿って並ぶように配置されているので
、特に制限を受けることなくその張出部数を増加させる
ことができ、所要放熱面積を確保することができる。

しかも、タンク内圧に応じて張出部の応力および変形量
が許容値以下となるように、タンク内圧の大なるものに
ついては波の深さを小さくして板厚をあげることなく対
応がとれ、従来のタンクに比し材料費の低減、製品の軽
量化を計ることができる利点がある。

以上説明したように、本発明においては従来のタンクに
比しその製作工程を半分以下に大幅に削減でき、安価に
しかも短時間で製作することができ、また溶接品質の向
上さらに輸送時の振動、衝撃に対する機械的強度を大幅
に増大することができる。

また、タンクの四辺に波形状放熱板を構成させる従来の
方法に比し、機器の小形化を計ることができ放熱面積の
増大が容易にでき、従釆と同一放熱量のタンクの場合に
は板厚の減少を行なうことができ、材料費の低減、製品
の軽量化をも計ることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の波形状放熱板の概略斜視図、第２図はそ
の張出油室部の縦断面図、第３図はその横断面図、第４
図は上記波形状放熱板を使用した油入電気機器用タンク
の斜視図、第５図は本発明による油入電気機器用タンク
の長辺側壁を構成する波形状放熱板の製作途上の状態を
示す平断面図、第６図は短辺側壁を構成する波形状放熱
板の製作途上の状態を示す平断面図、第７図及び第８図
は第５図に示した波形状放熱板の製作完成時の状態を示
す平断面図及び側面図、第９図及び第１０図は第６図に
示した波形状放熱板の製作完成時の状態を示す平断面図
及び側面図、第１１図は上話各波形状放熱板によって構
成したタンク側壁の平断面図、第１２図は本発明による
油入電機器用タンクの平面図、第１３図は第１２図のＸ
ｍ−Ｘｍ線に沿う断面図、第１４図及び第１５図は波形
状放熱板の他の実施例の製作途上並びに完成状態を示す
平断面図、第１６図はタンクの短辺側壁を構成する波形
状放熱板の他の実施例を示す平断面図、第１７図ａ〜ｈ
及び第１８図ａ〜ｆはそれぞれ波形状放熱坂間の固着部
の種々の実施例を示す平断面図である。 １０Ａ，１ＯＢ，ＩＯＣ・・・・・・波形状放熱板、１
１ａ．・・・・・ひれ状張出部、１２，１３，３１，３
２……張出部群、１４，３３・・・・・・中間部、１５
ａ，１５ｂ，１７，３４ａ，３４ｂ・・・・・・平板状
部、１８・・・・・・上部側板、１９・・…・下部側板
兼底板。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１３図 第１２図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シート状の薄鋼板を波形状に折曲することによつて
   複数個のひれ状張出部を形成するとともにその両端部に
   接続端部を形成した波形状放熱板を複数個用いて隣接す
   る接続端部を油密に固着してタンク側壁の少なくとも一
   部を構成したものにおいて、前記波形状放熱板はシート
   状の薄鋼板に複数個のひれ状張出部を有する複数個の張
   出部群を形成し、その張出部群間の中間部を折曲げるこ
   とによつて、隣接する張出部群の張出部が直角方向に向
   くように構成したことを特徴とする油入電気機器用タン
   ク。