JPS6239807B2 - - 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
形に屈曲させて複数個のひれ状の張出部を形成
し、その張出部によつて放熱油室を形成した放熱
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
は通常次にの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、側板に上下で連通する
放熱パイプで取付ける方法、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な放熱
量に応じて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
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エレメ
ント間のステツ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、側壁を波形に折曲げて放熱面積を拡大す
る方法には、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
定間隔毎にひれ状張出部１ａを形成し、そのひれ
状張出部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、上記張出部の上下両
端縁を、第３図のようにそれぞれ圧接し、例えば
MAG溶接などで固着させ一個の放熱板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
を構成している。

この場合、開放形油入電気機器用タンクとする
と、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、これによりひれ状
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ことに注意を
要する。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位置
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る。さらにひれ状張出部の変
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、そのためひれ状張出部
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。

さらに、第４図の如くタンクの四辺の側板に波
形状放熱板を構成させた構造では、フロアスペー
スの面で四隅にデツドスペースを生じるだけでな
く、ひれ状張出部を放熱効率の点より適切なピツ
チで設けなければならないので、ひれ状張出部の
数はタンクサイズに応じた量以上に設けることが
できない。より大きな放熱量を必要とする場合に
は、張出部の張出量を大きくすればよいが、当然
製造上制限があるため、このようなタンク構造は
採用できない。

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図および第６図はタンクの長辺側の側壁を
構成する波形状放熱板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の平板状中間部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、上記中央の平板状中間部１４
を、両張出部群１２，１３のひれ状張出部１１ａ
の基部が互いに対向するようにしかもそれらの間
に適宜間隔Ｊが生じるように折曲げ、さらに両端
の平板状部１５，１５も上記ひれ状張出部１１ａ
と平行に且つ互いに左右に折曲せしめるとともに
その先端部に接続端部１５ａを形成することによ
つて構成されている。なお、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。

また、第８図および第９図は、タンクの長辺側
における両端部の側壁を形成する波形状放熱板１
０ｂの平断面図および側面図であつて、この場合
前記波形状放熱板１０ａと殆ど同じであるが、タ
ンクの短辺側の放熱板と接続する側の接続端部を
構成する平板状部１７が他方の平板状部１５より
短かく形成されている。

一方、第１０図および第１１図は、タンクの短
辺側の側壁を形成する波形状放熱板１０ｃの平断
面図および側面図であつて、これまた第１２図に
示すようにシート状の薄鋼板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
を複数個形成した２つの張出部群２１，２２を構
成し、その両張出部群２１，２２間に寸法Ｅの平
板状中間部２３を設けるとともに両端にそれぞれ
寸法Ｆの平板状部２４，２４を設け、上記中央の
平板状中間部２３を、両張出部群２１，２２のひ
れ状張出部１１ａの基部が互いに対向するように
しかもそれらの間に適宜間隔Ｊが生じるように折
曲げ、さらに両端の平板状部２４，２４も上記ひ
れ状張出部１１ａと平行に且つ互いに左右に折曲
せしめるとともにその先端部に接続端部２４ａを
形成することによつて構成されている。

なお、上記実施例においては２つの張出部群１
２と１３、および２１と２２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および１３の張出部深さD₁，D₂、そして張
出部群２１および２２の張出部深さG₁，G₂は同
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。

ところで、第１３図に示すように、波形状放熱
板１０ａの左右に波形状放熱板１０ｂを配設し
て、各平板状部１５の接続端部１５ａを固着して
タンクの長辺側の対向する２側壁を構成するとと
もに、長辺方向に沿つたそれぞれ同一側の波形状
放熱板１０ｂ間に短辺側の側壁を構成する波形状
放熱板１０ｃを配設し、波形状放熱板１０ｂの平
板状部１７の接続端部１７ａと波形状放熱板１０
ｃの平板状部２４の接続端部２４ａとをそれぞれ
固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１４図に示すように上部側
板２５および下部側板兼底板２６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２７の上下部に蓋板２８，２８を溶接
により固着することによつて一個のタンク側壁を
構成する。

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、この波
形状放熱器は連続した板を屈曲することによつて
放熱板兼タンク側壁を構成しているので、放熱板
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
機器で張出部個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有する。

また、本発明においては、第１４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屈曲して複数個のひ
れ状張出部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、張出部の数も同一
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、ひれ状張出部の
張出方向がタンク側壁に対して略平行となるよう
に波形状放熱板のひれ状張出部を配置して構成し
ているのでひれ状張出部数をタンクサイズ等に特
に制限を受けることなく増加することができ、従
つて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ひれ状張出部の応
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。

なお、上記実施例においては、タンク短辺側壁
を構成する波形状放熱板１０ｃの両端部の平板状
部２４が同一平面状にあるようにしたものを示し
たが、第１６図や第１７図に示すように、上記平
板状部２４の両端部をタンク内方側に折曲せしめ
たり、或は彎曲せしめることもでき、これによつ
てタンク隅部の冷却上および絶縁上不必要な絶縁
油の節約さらには重量の軽減を計ることもでき
る。また、各放熱板間の溶接部は、第１８図ａの
ような突合せ構造、ｂの重ね合わせ構造、ｃのタ
ンク縦補強を兼ねた構造、ｄ〜ｆに示すようなタ
ンク内絶縁油の節減およびタンク縦補強としての
役目を果すような構造等とすることもできる。さ
らに波形状放熱板１０ａ，１０ｂ，１０ｃのひれ
状張出部群は必ずしも２個に限らず必要に応じ４
個等の隅数個とし、波形状放熱板１０ａが２個一
体的に連設したような形状としてもよい。

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、第８図、第
１０図はそれぞれ波形状放熱板の平断面図、第６
図、第９図、第１１図はそれぞれ上記波形状放熱
板の側面図、第７図、第１２図はそれぞれ上記波
形状放熱板の成形説明図、第１３図は波形状放熱
板によるタンク側壁組立構成図、第１４図は本発
明の油入電気機器用タンクの平面図、第１５図は
第１４図の−線に沿う断面図、第１６図およ
び第１７図はそれぞれ本発明の他の実施例におけ
るタンク側壁組立構成図、第１８図ａ〜ｆはそれ
ぞれ波形状放熱板間の連結部の実施例を示す図で
ある。 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ…波形状放熱板、１１
ａ…ひれ状張出部、１２，１３，２１，２２…張
出部群、１４，２３…平板状中間部、１５，１
７，２４…平板状部、２５…上部側板、２６…下
部側板兼底板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シート状の薄鋼板を波形状に屈曲することに
   よつて複数個のひれ状張出部を形成するととも
   に、その両端に接続端部を設けた波形状放熱板を
   複数個使用し、各波形状放熱板の接続端部を油密
   に固着してタンク側壁を構成した油入電気機器用
   タンクにおいて、上記波形状放熱板の複数個のひ
   れ状張出部の張出方向を、タンク側壁に対して略
   平行となるようにしたことを特徴とする油入電気
   機器用タンク。