JPS6220778B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発電所において使用されるような大形
の回転電気機械に関するもので、更に詳しく言え
ば、回転電気機械構造物の一部として含まれる端
子箱に関する。

大形回転電気機械の端子箱は、回転電気機械か
ら電流を導き出す高圧ブツシングの外被を成すも
のである。ところで、高圧ブツシングによつて相
リード線および中性リード線を端子箱から引出し
た場合、かかるリード線に由来する漂遊磁束が端
子箱の側壁を衝撃して循環電流を生じさせる。そ
の結果、ブツシングに対する側壁の向きおよび位
置に応じた一部の箇所において端子箱側壁の加熱
の起こることがある。

回転電気機械の各部に磁気遮蔽体が使用される
ことは公知である。それらは、一般に、漂遊磁束
発生源と遮蔽すべき部材との間に配置された導体
の薄板から成る。その結果、磁気遮蔽体自身に循
環電流が生じ、それによつて反発されるために漂
遊磁束が遮蔽された部材に侵入することは防止さ
れる。通例、大形の回転電気機械は水素ガスによ
つて冷却されるが、かかるガス冷却は更に端子箱
と回転電気機械との物理的連結部を介して端子箱
にまで拡張されることがある。その上、バーン
（Bahn）等の米国特許第2742582号明細書中に記
載のごとく、水素ガスによつて高圧ブツシングが
直接または間接に冷却されることもある。ジエイ
ガー（Jager）等の米国特許第4029978号明細書中
にはまた、高圧ブツシングの液冷方法も提唱され
ている。

オールブライト（Albright）等の米国特許第
3808489号によれば、回転電気機械の高圧ブツシ
ングからの漂遊磁束によつて生じた循環電流に原
因する端子箱側壁の加熱を抑制するため、端子箱
に特殊な磁気遮蔽体が装備される。その場合、磁
気遮蔽体および端子箱側壁は両者間に設けられた
通路を流れるガスによつて冷却される。すなわ
ち、磁気遮蔽体を端子箱側壁から離隔させる一
方、両者間に冷却ガスを流すことによつて側壁お
よび遮蔽体の両方が冷却されるのである。なお、
磁気遮蔽体は加熱が最も起こり易い箇所において
最大の冷却をもたらすように配置される。

最後に、ベネツト（Bennett）等の米国特許第
3435262号明細書中には回転電気機械用の鉄心端
部磁気遮蔽体が記載されているが、かかる鉄心端
部磁気遮蔽体は液冷されている。

ところで、上記の諸方式は回転電気機械への適
用範囲に制約のあることがある。たとえば、水素
ガスを用いて端子箱を冷却する手段の定格容量は
６個のブツシングを含む端子箱に制限されること
がある。それ以上の定格容量の下で満足すべき冷
却を行うには、多数の磁気遮蔽体および複雑なガ
ス冷却機構を採用しなければならない。

それ故、極めて大きい電気負荷の下で満足すべ
き動作を行い得るような回転電気機械用の端子箱
を提供することが本発明の主たる目的となるわけ
である。

また、磁気遮蔽体の数を最小限に抑えることも
本発明の目的の一つである。

更にまた、端子箱用の密閉冷却装置を提供する
ことも本発明の目的の一つである。

更にまた、定格出力の大きい機械用として原価
効率の良い端子箱を提供することも本発明の目的
の一つである。

最後に、端子箱の大きさを増すことなしに内部
の冷却機構の能力を向上させることも本発明の目
的の一つである。

さて、以下に記載される本発明は液冷式端子箱
と呼ぶのが最も適切である。かかる端子箱の外周
はたとえば矩形であつて、４枚の垂直なステンレ
ス鋼被覆炭素鋼側壁により構成されている。かか
る炭素鋼側壁の被覆側に近接して複数のステンレ
ス鋼板が配置され、かつ各々のステンレス鋼板は
ステンレス鋼仕切材を介して対応する端子箱側壁
に取付けられる結果、ステンレス鋼と端子箱側壁
との間には互いに独立した流体流路が形成されて
いる。このようにして形成された流路は端子箱の
外周に沿つて存在している。

最上段の流路は、各高圧ブツシングに冷却液を
供給するための分配ヘツダを成している。端子箱
の底部には、高圧ブツシングからの冷却液を受取
るための集合管が配置されている。かかる冷却液
は共通のマニホルドを通して端子箱の下段の流路
に再導入され、次いで端子箱から排出される。こ
のようにすれば、上段の流路、高圧ブツシングお
よび下段の流路から成る密閉直列流路系統に沿つ
て冷却液が端子箱中を循環することになる。

本発明の要旨は前記特許請求の範囲中に詳細か
つ明確に記載されている。とは言え、本発明の構
成や実施方法および追加の目的や利点は添付の図
面を参照しながら以下の説明を読めば最も良く理
解されよう。

先ず、第１図は大形回転電気機械（図示せず）
用の端子箱１１の斜視図である。なお、かかる回
転電気機械用の端子箱の完全な構造はバーン等の
米国特許第2742582号明細書中に例示されてい
る。端子箱１１は垂直な側壁１３、底板１５、お
よび側壁頂部に位置するボルト留め用フランジ１
７から構成されている。あるいはまた、６個およ
び３個のブツシングを含む機械用として公知のご
とく、端子箱が円筒形の側壁を有していても本発
明の範囲から逸脱するわけではない。ボルト留め
用フランジ１７には、回転電気機械の底面に端子
箱を取付けるための穴１９が設けられている。か
かる端子箱の使用目的は、回転電気機械から送電
設備網に電流を導き出すための高圧ブツシング２
１に対して支持体および外被を提供することにあ
る。三相方式の回転電気機械の場合には６個の高
圧ブツシングが存在するのが通例であるけれど、
ブツシングの数は機械の電気回路に応じて可変で
ある。各高圧ブツシングは機械からの出力リード
線との電気的接続に役立つ接続板２３を有してい
る。機械から送電設備網に電流を導き出すため、
各高圧ブツシングは端子箱の底板１５の開口２５
を貫通している。その場合、高圧ブツシングから
放射された磁束は端子箱の側壁を衝撃して循環電
流すなわち渦電流を生じ、そのため側壁の加熱が
起こるのである。

以上の説明から明らかな通り、本発明の目的の
一つは側壁の冷却を行うことにある。しかも、従
来の水素ガス冷却式端子箱の性能を越えた側壁冷
却を達成することが意図されている。流速が一定
の場合、水の吸熱係数および伝熱係数は水素ガス
に比べて極度に優れていることは公知である。こ
れはまた、少量の水を小さな流速で使用した場合
にも冷却能力の著しい向上が達成されることを意
味している。とは言え、本発明は水による冷却の
場合のみに限定されるわけではなく、端子箱の冷
却用として任意の種類の冷却液が使用できるので
ある。

第１図と共に第２図を参照すれば、本発明の冷
却機構の幾つかの特徴があり明確に示されてい
る。たとえば、垂直な側壁は冷却液の流路２７と
して役立つている。本発明の好適な実施例に従え
ば、流路は数段に分割されている。上段の流路２
７ａは、端子箱側壁に冷却液を導入するための導
入ヘツダおよび高圧ブツシング２１に冷却液を供
給するための分配ヘツダを成している。供給口２
９は給水源（図示せず）に連結されるが、それは
回転電気機械における固定子導体冷却用のものと
共用可能である。

本発明の好適な実施例に従えば、冷却液として
脱イオン水が使用される。脱イオン水が選ばれた
理由は、それの導電率が小さいこと、そしてまた
ステンレス鋼の壁面と併用した場合に優れた耐食
性が得られることにある。所望ならば、他種の冷
却液を他種の壁面と組合せて使用しても本発明の
範囲から逸脱することにはならない。第３図に示
されるごとく、冷却水は側壁１３に沿いながら循
環して側壁の冷却を行う。また、側壁は上段の流
路の出口３１から高圧ブツシングに冷却水を分配
するための分配ヘツダとしても役立つ。なお、図
示された好適な実施例の場合には、各高圧ブツシ
ングに対し１個ずつ合計６個の出口が設けられて
いる。

各出口からの冷却水は、連結ホース３３を通し
てそれぞれの高圧ブツシングに供給される。高圧
ブツシング中に冷却水を循環させるためには、当
業界において公知である任意の方法が使用でき
る。あるいはまた、ガス冷却式ブツシングに関す
るバーン等の米国特許第2742582号明細書中に記
載の方法も応用できるが、その際に必要な変更は
当業界にとつて公知であろう。次いで、冷却水は
各高圧ブツシングから回収され、それからホース
３５を通して中央集合管３７に集められる。

中央集合管３７は、第４図に示されるごとく、
高圧ブツシングからの冷却水を入口３９から側壁
へ戻すのに役立つ。前述の通り、側壁は水によつ
て冷却される側壁であると同時に冷却水の流路を
成している。端子箱側壁の構造を更に詳しく述べ
れば、垂直仕切材すなわちせき板４１が設けられ
ており、それにより冷却水は端子箱の周囲を一方
向に沿つて流れることになる。すなわち、上段の
流路２７ａ内の冷却水は端子箱の周囲を時計回り
に流れ、そして高圧ブツシングへ向かつて出て行
く。同様に、入口３９に戻された冷却水は下段の
流路２７ｂ内をやはり時計回りに流れる。図示さ
れた好適な実施例の場合には下段の流路が３つ存
在するから、垂直仕切材４１と協働するように形
成された垂直分配ヘツダ４３によつて冷却水が
各々の流路に並列分配される。かかる冷却水は流
路２７ｂ内を時計回りに流れて端子箱の側壁を冷
却する。最後に、冷却水は垂直集合ヘツダ４５に
よつて集められ、それから排出口５１を通して排
出される。

第５図は側壁および底板の断面図である。後述
のごとき理由のため、耐食性を有し、循環電流を
低減させ、しかも冷却液系統中に磁性粒子を放出
する可能性のない非磁性体から流路２７の全体を
構成することが望ましい。上記の諸性質を有する
上に溶接可能である点から見れば、非磁性ステン
レス鋼が好適な材料である。第５図に示された好
適な実施例の場合、第１の側壁５５は炭素鋼部分
５５ａおよびステンレス鋼部分５５ｂを有するス
テンレス鋼被覆炭素鋼から成つている。第１の側
壁５５の被覆側にはステンレス鋼製の水平仕切材
５７が溶接され、次いで仕切材５７にステンレス
鋼板５９が溶接されている。このようにすれば、
ステンレス鋼製の内面を持つた密閉流路が形成さ
れることになる。また、高圧ブツシングからの漂
遊磁束を吸収させるため、端子箱側壁の少なくと
も一部は炭素鋼で構成することが好ましい。それ
故、側壁構造の一部としてステンレス鋼被覆炭素
鋼を使用することは本発明の重要な特徴を成して
いる。

本発明の端子箱の動作は次の通りである。本発
明の端子箱は回転電気機械からの高圧ブツシング
に対して外被および支持体を提供するものであ
る。かかる高圧ブツシングは回転電気機械から送
電設備網に電流を導き出すのに役立つが、それに
由来する漂遊磁束のために端子箱側壁の加熱が起
こる。本発明は、第１の側壁部分、高圧ブツシン
グ、および第２の側壁部分を通して冷却液を循環
させることによつて端子箱の側壁および高圧ブツ
シングそれ自体を冷却しようとするものである。

側壁１３の内部に形成された上段の流路２７ａ
内に、供給口２９から冷却液（好ましくは水）が
供給される。冷却液は上段の流路２７ａ内を時計
回りに流れるが、その間に出口３１から連結ホー
ス３３を通して高圧ブツシング２１に供給され
る。高圧ブツシング中を循環した後、冷却液は入
口３９から垂直分配ヘツダ４３に戻される。ヘツ
ダ４３によつて下段の流路２７ｂに分配された冷
却液は、端子箱側壁に沿つてやはり時計回りに流
れる。やがて垂直集合ヘツダ４５に到達した冷却
液は排出口５１から排出される。

第５図に見られるごとくステンレス鋼板５９が
底板１５に溶接されている点に注目すれば、冷却
液との直接接触によつて底板１５からの除熱が達
成されるという利点も得られることが理解されよ
う。また、所望ならば、ステンレス鋼板を端子箱
の外側に配置して冷却液の流路を形成し得ること
も理解されよう。ただし、その場合には、端子箱
側壁のステンレス鋼被覆部分が流路の内面を成す
ようにすべきであることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の端子箱を示すもので、その構
造を簡明に図解するため側壁の一部を切欠きかつ
その断面を示した斜視図、第２図は流路入口／出
口連結部を含む側壁のすぐ内側から見た端子箱の
立面図、第３図は線Ａ−Ａに沿つて見た端子箱の
平面図、第４図は線Ｂ−Ｂに沿つて見た端子箱の
平面図、そして第５図は端子箱の側壁および底板
の断面図である。 図中、１１は端子箱、１３は側壁、１５は底
板、１７はフランジ、２１は高圧ブツシング、２
７ａは上段の流路、２７ｂは下段の流路、２９は
供給口、３１は流路出口、３３および３５はホー
ス、３７は中央集合管、３９は流路入口、４１は
垂直仕切材、４３は分配ヘツダ、４５は集合ヘツ
ダ、５１は排出口、５５は第１の側壁、５７は水
平仕切材、そして５９は第２の側壁を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧ブツシングを持つ多相回転電気機械用端
   子箱において、該端子箱は前記高圧ブツシングを
   支持する底板と、前記高圧ブツシングを包囲する
   第１の端子箱側壁と、前記第１の端子箱側壁から
   離隔しながらもそれに近接して配置される第２の
   端子箱側壁と、前記端子箱に連結された供給口お
   よび排出口の諸要素とを有していて、前記第１の
   端子箱側壁並びに第２の端子箱側壁は、前記端子
   箱側壁を通して冷却液を循環させるために前記端
   子箱を取巻く少なくとも１つの密閉流路を形成し
   ており、前記流路および前記高圧ブツシングを相
   互に連結する手段が設けられている結果、前記流
   路および前記高圧ブツシングを通して前記冷却液
   を循環させることによつて前記第１および第２の
   端子箱側壁と前記高圧ブツシングとが同時に冷却
   されることを特徴とする端子箱。 ２ 前記流路を前記高圧ブツシングと流通可能に
   連結するのに役立つ少なくとも１個の流路出口お
   よび前記高圧ブツシングを前記流路と流通可能に
   連結するのに役立つ少なくとも１個の流路入口が
   追加包含される結果、冷却液を前記流路から前記
   高圧ブツシングに供給しかつ前記高圧ブツシング
   から前記流路に戻すことが可能である、特許請求
   の範囲第１項記載の端子箱。 ３ 前記流路を前記端子箱の外周に沿つて伸びる
   少なくとも１つの上段流路および少なくとも１つ
   の下段流路に分割するのに役立つ複数の水平仕切
   材が追加包囲される、特許請求の範囲第２項記載
   の端子箱。 ４ 前記供給口と前記排出口との間に障壁を形成
   するのに役立つ垂直仕切材が追加包含される、特
   許請求の範囲第３項記載の端子箱。 ５ 前記冷却液が前記供給口から前記上段流路に
   入り、前記流路出口を経て前記高圧ブツシングに
   至り、前記高圧ブツシングから前記流路入口を経
   て前記下段流路に戻り、次いで前記排出口から出
   て行く、特許請求の範囲第４項記載の端子箱。 ６ 少なくとも２つの下段流路、前記流路入口を
   前記下段流路に連結するため前記垂直仕切材の一
   方の側に設けられた冷却液分配ヘツダ、および前
   記下段流路を前記排出口に連結するため前記垂直
   仕切材の他方の側に設けられた冷却液集合ヘツダ
   が追加包含される、特許請求の範囲第４項記載の
   端子箱。 ７ 前記第１および第２の端子箱側壁が前記底板
   上に支持され、かつ前記下段流路が前記底板に直
   接接触することによつて前記底板の直接冷却が達
   成される、特許請求の範囲第３項記載の端子箱。 ８ 前記流路が非磁性、耐食性かつ溶接可能な鋼
   またはステンレス鋼によつて構成される、特許請
   求の範囲第１〜７項のいずれか１項目に記載の端
   子箱。 ９ 水平仕切板を前記第１および第２の端子箱側
   壁の間に配置することによつて少なくとも２つの
   平行な流路が形成されている、特許請求の範囲第
   １項記載の端子箱。 １０ 前記上段流路の全周に沿つて設けられかつ
   前記高圧ブツシングに連結された複数の流路出
   口、前記高圧ブツシングを前記下段流路に連結す
   るため前記高圧ブツシングに近接して設けられた
   集合管、および前記下段流路に設けられた排出口
   が追加包含される、特許請求の範囲第３項記載の
   端子箱。 １１ 前記第１および第２の端子箱側壁の間に配
   置されて前記供給口と前記排出口との間に障壁を
   形成する垂直仕切材が追加包含される、特許請求
   の範囲第１０項目記載の端子箱。 １２ 前記第１の端子箱側壁がステンレス鋼被覆
   面を持つ炭素鋼から成り、前記第２の端子箱側壁
   がステンレス鋼のみから成り、かつ前記第１およ
   び第２の端子箱側壁がステンレス鋼製の流路を形
   成するように配置されている、特許請求の範囲第
   １項記載の端子箱。