JPS6143843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変圧器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、その張出部によつて張
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、油入電気機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
は放熱効果を高め得るような構造とされている。
すなわち、側板に放熱フインを取付ける方法、側
板に上下連通の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エレメ
ントを構成し上下のヘツ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エ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、フープ材の所定寸法の切断、プレス成
形、パネル板中溝スポツト溶接、パネル板外周シ
ーム溶接、パネルエレメントひねり矯正、パネル
エレメント間組合せ溶接、ヘツダー挿入、ヘツダ
ーとパネルとの溶接、パネル外部補強溶接、パネ
ル放熱板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エレメ
ント間のステツチ溶接等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疲労に対し耐え得
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
下部に設けたヘツダーの根元すなわちタンク側壁
取付部に生じ、またパネルエ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。
したがつて、多量の熱を発生する機器において
は、パネルエ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。そこで、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にてタンクと連
結する補強を必要とし、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、パネル間ピツ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、パネル間ピツチ
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１ａを形成し、そのひれ
状突出部１ａの先端部を複数個の補強片２によつ
て互いに連結するとともに、上記突出部の上下両
端縁を、第３図のようにそれぞれ圧接し、例えば
MAG溶接などで融着させ１個の放熱板３とする
ものである。しかして、この放熱板を使つて油入
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の上下両端縁をそれぞ
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つてタンクの側壁
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タ
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
つ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
あつても常時加わる圧力によつて上記張出部に変
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、そのため張
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乗に
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に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ツチで設ける必要上
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タンクを提供すること
を目的とする。

以下、第５図乃至第２９図を参照して本発明の
実施例について説明する。

第５図および第６図はタンクの長辺側の側壁を
形成するパネル状波形放熱板１０ａの平断面図お
よび側面図であつて、第７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
つ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つの張出部群１２，１３を構成
し、その両張出部群１２，１３間に寸法Ａの平板
状部１４を設けるとともに両端にそれぞれ寸法Ｂ
の平板状部１５，１５を設け、上記中央の平板状
部１４を字状に折曲げて、両張出部群１２，１
３のひれ状張出部１１ａの先端が互いに対向する
ように形成され、さらに両端の平板状部１５，１
５も字状に折曲して隣接する他のパネル状波形
放熱板との溶着を行なうためのフランジ部１５ａ
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溶接されてい
る。また図中符号１６は各張出部群毎のひれ状張
出部１１ａの先端部を互いに連結する補強片であ
る。

一方、第８図および第９図は、タンクの短辺側
の側壁を構成するパネル状波形放熱板１０ｂの平
断面図および側面図であつて、シート状の薄鋼板
を波形に屈曲せしめることによつてほぼその全長
にわたつて多数のひれ状張出部１１ａが連続的に
形成されており、その両端部に長辺側の側壁と接
合するためのフランジ部１７が形成されている。

なお、上記実施例においては２つの張出部群１
２と１３のそれぞれの張出部の数は同一として形
成し、またこれらの張出部群１２と１３の張出部
深さD₁，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。

そこで、第１０図は上記パネル状波形放熱板１
０ａ，１０ｂによつて形成されたタンク側壁を示
す平面図であつて、それぞれ２個のパネル状波形
放熱板１０ａをその張出部の基端が互いに所定間
隔だけ離間するように隣接して配設し、両者のフ
ランジ部１５ａ同志を互いに溶着することによつ
てタンクの長辺側の２側壁を構成するとともに、
その２側壁の両端部間に短辺側の側壁を構成する
パネル状波形放熱板１０ｂを配設し、そのフラン
ジ部１７と他方のパネル状波形放熱板１０ａのフ
ランジ部１５ａとをそれぞれ溶着することによつ
てタンク側壁が構成される。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１１図および第１２図に示すように上部側板１
８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
る連通路２０の上下部に蓋板２１が溶接により固
着され、一個のタンクが構成される。

なお、上記実施例においては第５図に示すよう
にひれ状張出部の二つの群が対向する面に設けら
れた放熱板を使用したものを示したが、第１３図
に示すように一枚の薄鋼板に四つの張出部群を形
成し、その折曲によつて第１４図に示すようなパ
ネル状波形放熱板１０ａが２個一体的に連接した
ような形状としてもよい。

第１５図はタンクの短辺側の側壁を形成するパ
ネル状波形放熱板の他の実施例を示す図であり、
第１６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つて一定間隔毎にひ
れ状張出部１１ａを連続的に複数個形成した２つ
の張出部群３１，３２を構成し、その両張出部群
３１，３２間に所定長さの平板状部３３を構成す
るとともに、両端にもそれぞれ短かい平板状部３
４，３４を設け、上記中央の平板状部３３を第１
５図のようにほぼ直角に折曲し、張出部群３１と
張出部群３２のひれ状張出部１１ａの軸線方向が
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にフランジ部３４ａをそ
れぞれ形成することによつてパネル状波形放熱板
３０が形成されている。

しかして、この場合上述のように形成されたパ
ネル状波形放熱板３０を２個隣接して配設し、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、対応するフ
ランジ部３４ａ同志を溶着することによつて、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つて
第１７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、第１８図或は第１９図に示すよ
うに、パネル状波形放熱板３０における張出部群
３１と３２間の屈曲部を多角形状に折曲したり彎
曲状に折曲することによつて、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、第２０図はタンクの短辺側の側壁を形
成するパネル状波形放熱板のさらに他の実施例を
示す図であり、第７図のように２つの張出部群１
２，１３を設けるとともに、両張出部群１２，１
３の各ひれ状張出部１１ａの先端部が或る角度を
もつて対向するように平板状部１４で屈曲せしめ
られ、一つのパネル状波形放熱板４０が形成され
ている。

しかして、これらのパネル状波形放熱板４０を
数個連接することによつて第２１図に示すように
タンクの短辺側の側壁を形成し、前記長辺側の側
壁とともに一つのタンク側壁を構成することがで
きる。なお、この場合上記平板状部１４の屈曲を
その中央部のみで折曲することによつて第２２図
に示すような多角形状のタンクとすることもでき
る。

また、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、第２３図、第２４図
に示したようにひれ状張出部の深さを順次変化さ
せて形成し、その平板状部を折曲げることによつ
て、第２５図或は第２６図に示す如きパネル状波
形放熱板５０，６０を形成し、それらによつて、
第２７図および第２８図の如き形状のタンクを構
成することもできる。

さらに、各放熱板間の溶接部は、第２９図ａ〜
ｆに示すような色々な形状にしてその溶接を行な
うこともできる。

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、パネル状波形放熱板自体
の製造工程が、フープ材の波形状折曲げ、波状部
両端縁のスクイズ溶接、補強片溶接、波形状放熱
板の平板状部折曲げ、タンク側板組立溶接とな
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MAG溶接等で固着できるので、シーム溶
接、ステツ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。

なお、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、このパ
ネル状波形放熱器は連続した板を折曲することに
よつてパネル放熱板兼タンク側壁を構成している
ので、パネル相互間およびタンク側壁に対する連
結断面積、断面形数、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
つて垂直、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
アツ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。さらに、
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ツ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１０図に示した平
面図のように、タンク四隅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、機器外形寸法の縮少化すなわちフロアースペ
ースの減少を計ることができる。

シート状の薄鋼板を波形に折曲げ連続的に張出
油室を形成するタンク構造の適用範囲については
従来の波形タンクでは機器の発熱量に応じ、その
発熱量が大となれば張出量を大きくして放熱面積
を増すことを行なうが、この張出量すなわち波の
深さには波形成形や両端縁のスクイズ成形におい
て製造設備の能力あるいは製品の加工精度等当然
ながら製造上の制限があり、また空気側の効果的
な放熱特性を得るために張出部ピツチも波の深さ
に応じて制約ができ、張出油室の数も同一タンク
サイズにおいては限られてくる。したがつて、お
のずから最大放熱量すなわち適用機器容量が限定
される。

しかも、開放形油入電気機器においては油頭、
または密封形油入電気機器ではさらに中身の温度
上昇に伴なう絶縁油の膨張とガス室内温度上昇に
よるタンク内圧上昇が加わり、これらのタンク内
圧に対し応力、変形量とも許容値以下としなけれ
ばならないが、このため波の深さが大きくなると
当然波の深さに応じて板厚を厚くしなければなら
ない。

ところが、本発明においては、同一張出部群の
張出部数を増加させて波形パネルを構成すること
によつて、特に制限を受けることなく所要放熱面
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、従来と同
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横断面図、第３図はその
縦断面図、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図はタンク
の長辺側壁を構成するパネル状波形放熱板の平断
面図、第６図は同側面図、第７図は同上製作説明
図、第８図はタンクの短辺側壁を構成するパネル
状波形放熱板の平断面図、第９図は同側面図、第
１０図はパネル状波形放熱板によるタンク側壁組
立構成図、第１１図は本発明の油入電気機器タン
クの平面図、第１２図は第１１図のXII−XII線に沿
う断面図、第１３図、第１４図はパネル状波形放
熱板の他の実施例の製作説明図および平断面図、
第１５図はタンクの短辺側壁を構成するパネル状
波形放熱板の他の実施例を示す平断面図、第１６
図は同上製作説明図、第１７図、第１８図、第１
９図はそれぞれ本発明におけタンク側壁組立構成
図、第２０図はパネル状波形放熱板の他の実施例
を示す平断面図、第２１図、第２２図は本発明の
他の実施例を示すタンク側壁組立構成図、第２３
図、第２４図はさらに他のパネル状波形放熱板の
製作説明図、第２５図、第２６図は同上放熱板の
平断面図、第２７図、第２８図は本発明における
さらに他のタンク側壁組立構成図、第２９図ａ〜
ｆはそれぞれパネル状波形放熱板間の連結部の実
施例を示す図である。 １０ａ，１０ｂ，３０，４０，５０……パネル
状波形放熱板、１１ａ……ひれ状張出部、１２，
１３……張出部群、１４，１５……平板状部、１
８……上部側板、１９……下部側板兼底板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シート状の薄鋼板を波形状に折曲することに
   よつてひれ状張出部を形成し、そのひれ状張出部
   によつて張出油室を構成した放熱器兼側板を有す
   る油入電気機器用タンクにおいて、シート状の薄
   鋼板に複数個のひれ状張出部を有する偶数個の張
   出部群を形成し、その張出部群間の平板状部を折
   曲げることによつて、互いに隣接する張出部群の
   張出油室の先端が対向するように形成されたパネ
   ル状波形放熱板を構成し、この複数個のパネル状
   波形放熱板によつてタンク側壁を構成したことを
   特徴とする、油入電気機器用タンク。 ２ 張出部群間の平板状部を折曲げることによつ
   て互いに隣接する張出部群の張出油室の先端が対
   向するように形成された複数のパネル状波形放熱
   板によつて、タンクの長辺側側壁を構成したこと
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の油入
   電気機器用タンク。 ３ タンクの短辺側側壁は、長辺側側壁を構成す
   るパネル状波形放熱板の先端間に延びる波形放熱
   板によつて構成されていることを特徴とする、特
   許請求の範囲第２項記載の油入電気機器用タン
   ク。 ４ シート状の薄鋼板に複数個のひれ状張出部を
   有する２個の張出部群を形成し、その張出部群間
   の平板状部をほぼ直角に折曲したパネル状波形放
   熱板によつて、タンクの隅角部側壁を構成したこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第２項記載の油
   入電気機器用タンク。 ５ シート状の薄鋼板に複数個のひれ状張出部を
   有する２個の張出部群を形成し、その張出部群間
   の平板状部を折曲げることによつて互いに隣接す
   る張出部群の張出油室の先端部が或る角度をもつ
   て対向するようにされたパネル状波形放熱板によ
   つて、タンクの短辺側側壁を構成したことを特徴
   とする、特許請求の範囲第２項記載の油入電気機
   器用タンク。