JPS62500553A - 放射状・同心型放熱器による容積減少式冷却の変圧器のタンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｌ　）Ａす１の名称 放射状・同心型放熱器による容積減少式冷却の変圧器のタン９２発明の詳細な説 り１ 現在変圧器のタンクはそれ自身が内蔵し、′螺圧下ての巻線の放射する熱を運ぶ 役目をする絶縁液を冷却する装置を備えている。低圧の変圧器に対してはタンク に連結された平型の放熱器か或いは羽根を備えた単純な波型のパネルで充分であ る。高圧の変圧器に対しては事情か異なりてくる。即ち熱損失が、平型の放射器 の数を倍加する事によってｍ成される現在の装置ではもはや不充分であるか或い は変圧器か耐え得る最大荷重を吸収する事の出来る過電圧を急速に限定するよう な割合で増大するからである。いずれにせよこれらの放射器の数を増やす事は熱 損失の比例的増加を結果しない、何故ならば単位当りの冷却効率はその数と共に 減少するからである。従って誦電酸は、大きな熱緩衝物を持つ為には増大せざる を得ないか、それは同時に変圧器の価格を上昇させる事になる。誘電（用）物質 は益々高価になっているからである。放熱器について行われたあらゆる改良と改 善は真の解決をもたらさなかったのである。空気ファンかしばしば追加されるか 、放熱器のバッテリー構造の為に効率の岐適条件では働かない。第二の方法は送 風機と共に自動車に使用されるのと同種の放熱器を通じてＵ主体を通過させる事 であるが、導管の閉そくと云う危険が大きい、それはその断面を増やし、従って 誘電体の容積と放熱器の容積の単位当り能力を減少させるからである０本発明は これらの困難を避け、冷却システムの非常により大きな効率を得ながら、又、必 要なＸｋｔｌｔ鷲の著しい減少を可能にしながら、現在の応用分野を大巾に拡げ るものである。本発明は中央のシリンダー（ｌｌＷ３）の周囲に放射状に配置さ れた（複数のン羽根（図２）から成るｍ境波型のパネルを使用する事にある。こ れらの要素を製造する方法については、周知の技術（曲げ加工。

溶接等）に依るものであるのでここでは述べない０羽根全体はフランジのような タンクへの接続装置を備えた溶接された二本のシリンダー（図４及び４ａ）によ って延長されている。羽根（図２）によって内部的に限定されているこのシリン ダー（図３）の中に再端を弾頭型（図７）にしである魚雷状の管（図６）が配置 されている。この魚雪型の管は羽根よりも短かくしてあり、これによって各々の 羽根との二つの循環的な流れが行われるのである。この装Ｅによって冷却液は強 制的に然も均一に全ての羽根へ流されるのである（図ＦｉＧ２、点線の矢印）何 故なら、この装こは中央のシリンダー（図３）の軸に対して同心であるからであ る。液体の速度は全ての羽根に於て同一であり、羽根の表面全体は液体と空気と 接触しているので（図Ｆ　ｉＧｌ、白い矢印）、全ての羽根が最大の冷却効率を 得る事の出来る強制循環をこのようにして得るのである。このような装とは一般 的に垂直に配置されている。この効率を尚増大する為に、この軸状の放熱器をア ルミニウムのような非常に熱伝導力の大きな材料を使用して放熱器を製造する事 も可能である０本装置は同様に熱損失の大巾な増加を可能にする機械的手段の使 用をも可能とする。ｆ５−の方法は羽根の周囲に置かれたＩ（図１０）の中に放 熱器（図１）を導入し、これによって放熱器がその内部にあるような一種の導管 （図１１）を創りだし、このようにして周知の煙突効果を創出し、空気の′ｆＪ 環を従って効率を促進する事にある。第二の方法は激しい空気の流れを導管の内 部に創りだし、羽根を強く冷却し、そして伝導性によってそこを循環する液体を 冷却するような送Ｘ機（［Ｊ１２）を配置する事にある。送風機によって送られ る空気の全量が導管を通過し、水装置を冷却するので、このような装置の効率は 最大となる。この装置の変り型の一つは、羽根の末端（図１３）を１′字型にし 、この部分が直接に鞘状（図１０）を形成し、空気との交換面をそれだけ増大す る事にある。第三の装置は羽根（図２）へ導かれる中央のシリンダー（区３）の 中に数かれたポンプ（図１５８）を動かすエア・タービン（図１５）を送風機と は反対の位置の鞘の末端に配置する事にある。鞘の中の高速の空気がこのタービ ン（１２１５）をＩＪＪかし、タービンはポンプ（図１５ａ）を動かすのである 。かくして、送風機を動かす事により空気の速度の（従って空気の量の）増大を 鞘の中で得るのであるが、同時に放熱器を通過する油の速度の（従って油の量の ）増大をも得るのである。然もこれら速度の増大が全体の作動、従ってその効率 を混乱させる事がない、このような装とは熱損失の大巾な増加を可能にするが同 時に送ｙ！Ｌ４５１１によって供給されるエネルギーの部分的回収をも可能にす る。エア・タービンを導管の下部末端に、送風機（吸入）をその上部弛緩とカル ノー周期）、この装置の変型は二つの壁面を置く事により平型の放熱器のバッテ リーによって導管を創り出す事にある。この導管の末端の一方に吹き付は又は吸 入の送ＪＩｔ＆’ｌを配こし、これによって導管の中に激しい空気の流れを創出 するのである。注意する事はそこにタービン（図１５）を取付けないと云う事で ある。何故ならそれは油の循環を著しく混乱させるがらである。油はその出入口 （図４）に最も近い放熱器を通過する傾向を持ち、従ってこれらの放熱器は最も 冷却され難くなるからである。第二の変型は小電圧の変圧器の波型タンクＣ図１ ０）、或いは二重波型パネル（図９）のタンクに対して羽根の両末端に油の出入 の原則を適用する事にある。その為には、油の二つの通路（図８と８ａ）をつく る為に羽根（図２）の高さよりも巾の狭い金属板（１２１３８）をタンク内部に 配置しなければならない、この装置は油の入り口（区８）を最大温度にのみ保持 しつつ（タンクの上部）、効率の低い二次対流を除去する効果を持つ、ｖＩ型二 重パネルの場合は（図ＦｉＧ９）、油の出入（図８と８ａ）の為に、上部及び下 部の通路を残しつつ、共通の中央部がコルク（図９）で満たされた魚雷状の管（ 図６）で占められる０羽根が、熱心カ或いは抑圧応力効果の下で、つぶれたり油 の通過を減少させたりする車を避ける為に、２外部が球状の金属被ｒ１部品に部 分的に収納された（複数の）玉（Ｂ）か或いは対称する大型又は楕円形の半ば金 属その通過を減少せしめるからである０本発明の場合、放熱器が革命的である為 に、これらのシステムを、二つの羽根の間に溶接されたＵ字型の部品（図１３ａ ）を以て代用し、羽根の破損を防ぐ事が出来る（図２、ＦｉＧ４）。

これらの部品は巧妙に配こされ、熱ブリッナとして役立ち、全体の冷却を増大し 、同様に偏向器としても役立ち、放熱器を通過する空気を分岐する。これらの部 品は補強の役を果し、放熱器の製造に使用される金属板の厚さを減らす事を可能 し、従ってそのｆｆｉ量及び熱慣性を減らす事を可能にする。それらは又放熱器 の周囲に予定される鞘を（図１０）代用する事も出来る。これらの放熱器は製造 及びＭ搬の容易さと云う理由によりその長さを確定されるが、然し必要な能力或 いは高さの放熱器を柱状に４ｆｉ戊する為に（図ＦｉＧ６）、これらの放熱器を 連結する事も出来る。放熱器を軸状にするという概念によるこのような可能性は 所定の変圧器の為の必要な冷却装置の研究に於て大きな柔軟性を与えるのである 。放熱器の断面は何らかの幾何学的形状、例えば大型（図ＦｉＧ１）或いは正方 形（図ＦｉＧ５）である、各々の羽根の末端は、その一部をつぶして（図２４） 、油の通過の為に斜形にする事が出来、二つの死角を除去してその循環な容易に する。これらのつぶされた部分は、タービン翼への最良の突っこみを得、送風器 によって送られる空気の浸透を得る為に折り曲げる事が出来る（図ＦｉＧ３）、 この方法の基本的な利点は、冷却能力を大巾に増大する可能性を考慮して、過電 力状態の変圧器を１例えばその消費ピーク時に於ても、使用出来る事にある。何 故なら熱損失の増大は、普通に冷却されるａ線に対する危険無しで４冷却システ ムにより吸収されるからである。バルブ（図２２と２３）で放熱器をタンクへ接 続するシリンダーを備えているので、変圧器を運んだ後にこれらの要素をその場 で組立てる事が出来るばかりでなく、変圧器の使用を停止する事なしにオフピー ク時に熱容量の転換、或いは修理の為にこれらの要素を分解する扉も出来る。上 述する装置が例外的とも云える柔軟性を示している事、この事がそれを極めて正 確に気候或いは使用の条件に適合させ、又、変圧器の停止なしてそれを変更する 事も可能にしている事は男らかである。これらのバルブ、送風器及びポンプの自 Ｕノ制御装ごはＹｊ３線温度の自動制御を可能にする。シリンダー（図３）を部 分的に閉そくしている魚雷状の管（図６）はコルクのような、液体に対してこれ を通さない材料て満たされており、これにより魚雷状の管が無用の液体で満たさ れる事を避ける事か出来る。それはこの液体が静体であるからである。

只コルク片の間に存在する空間か液体に占められるが、これは魚雷状の管がａ２ 的に木本性ではないからである。この空間は魚π状の管の全体の容積の１０％で しかない。冷却液として使用される近代的な話電液か高価であるのはそれらが鉱 物質や化学物質だからである。タンク内部て誘電体の占める容τＡを減らず為の 多くの試みは何らの結果ももたらさなかった。何故ならば、それは満たされる危 険性を持つ凹状体に間するものであったからてあり、誘電レベルの低下と変圧器 の急速な破壊をひきおこしたからであり、或いは代用される油と同しように高価 な木のブロックにズしていたからである。紹介した解決策は正に防水性があり、 誘電体と合致し、使用条件に耐え、代用される？Ａ？ｌ！体の原価よりも低いコ ストの材料を使用する事にある。蒸気で塊状化されたコルクはこれらの材料の− っである。それは塊状化の為に使われた型の様々な形状を持つ（図１６と１７） 、コルクか部分的に破損したり、その粒子が冷却管を閉そくしたりする事を避け る為に、コルクは外包で包まれる（図１８）。

この外包は薄い材ネ４、熱収縮性の鞘、フェス或いは吹きつけ塗ネ４等、周知の 解決法かあるか、これらによって構成される。この外包はＵｍ体に対して気密性 を持ってはならない。これによって真空下での或いは重力による変圧器の充填の 時、塊状化された時、コルク粒子の間に残る空間を誘電体で充填する事が出来る 。又これによって飽和体を、従って中性で安定した容積を持つ事が出来るのであ る。タンク内のｖｉ誘電レベル従って維持される。これらの要素は巻線とタンク の間に配若されている。それらは重く、又、熱の良伝導体ではないのて、タンク に直接接触する事は避けねばならない。何故なら一般的な冷却に参加する（タン ク）表面を減少させるからである。その為には、小さな凸状の部品（図１９）を これらの要素のタンク壁面（図１４）に近い方の面に規則Ωつに取りつけるか又 はタンクの成る部分に斜めに組込まれた板のタンク内へ向っ°〔いる面を利用す る２Ｂも出来る。（図２０と２４、ＦｉＧ５）このようにして熱ブリッジは最大 限に減らされる。クランプや肱金のような良く知られた固定手段か（コルクの） 塊状化或いはコーティングの時に（コルクに）組込まれるがそれはこれらの要素 をその場所に維持する為てあり、低比重（０・１８の範囲）の為にこれらの要素 かタンク上部に浮上る事を防ぐ為である。これは大事な事である。何故なら、こ れらの要素に単純な、然し誘電体の循環を冷却すべき点へ最適の冷却を得るよう な形を与える事になるからである。他の可能性の一つとして成る寸法（ａミリか ら数センチ）のガラス球の使用がある。このガラス球の比重はそれが変圧器の中 て占める位置に関連して決められる（＜１２）、この比重は使用される誘電体（ 図３０）の比重に対して等しくも、若干低くも、（巻線の上部に相当する場所に 充填の場合）或いは高くも（低部に充填の場合１図２９）あり得る。コルクの場 合と全く同様に、この中空の球体はプラスチック製の鞘（図３２）に包まれる事 も出来る。

この球体の比重は、それが使用される誘電体の比ｆｆ１（０・８から１・６）に 近いように、製造時にその肉厚、即ち使用されるガラスの重量を変える事によっ て得られる。使用限界は油の循環、即ち還流を混乱させない事である。

球体の形状は良好な摩擦係数を示す。他の形状としては楕円形の如くその一端（ 図３４）がより厚くなり、それを垂直に保つような事も又可能である。

これらの球体は大きな容積及び適正な形状をつくる為に集塊化される事もある（ 図ＦｉＧ１３）。そのプラスチック製の外包はガラス球同志の緊密な集合を確実 にしながら、同時に全体について相対的な柔軟性を保持している。ガラスに基づ く水装二は誘電性及び不燃性の観点から最大の安全性を持つのである。ガラス教 の比重が樹脂と同じなので、樹脂の成形の際にこれを樹脂と共に流しこみ、成形 すれば（［２ＦｉＧ１４）モールド変圧＝の場合には、これを使用する事により 樹脂の量を減らす事も可能と考えられる。これは原価を減らしながら１絶縁性を 高める事を可能にする。この特殊な場合では、これらのガラス球は良く配列され るようにより縮小した寸法となる。これらのガラス球はガスて満たされたガラス 管からつくられる。このガスはＳＦ６ガス（六弗化硫黄ガス）のようなガス状の 誘電体てあり、かつ、ガラス球になった時にそのガラス球の中心空間部に入るも のであり、誘電性を増大する。このような要素の採用は上述の放射状放熱器の冷 却能力を増大する可能性によって可能となる。

ｆｌ−ｒ＋　７□（なら、同一の熱損失に対する冷却誘電量（図２１）の減少は 放熱器の能力の増大、或いは放熱器内のより高速の循環通過によってのみ可能な のである。

本発明は正にこの場合に相当するのである。

ＩＧ　８ Ｉ 手続補正書 昭和　６１年　１２月１９日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．冷却が同心及び放射状型の放熱器によって行われ、タンクの容量が充分に防 水性のある構成要素によって減少される事を特徴とする自然的、或いは機械的送 風による冷却用の変圧器のタンク。
2. ２．上記特許請求の範囲第一項に従い、誘電体の冷却が周囲に放射状に羽根（図 ２）を配置され、羽根との交流はその二つの末端の部分（図８）に於て行われ、 中央の部分には両端が弾頭型である魚雷状の管（図６）を内蔵し、放熱器の中を 通過する誘電体が全体的かつ規則的に各羽根の部分を通過するような中央のシリ ンダー（図３）によって構成される放熱器によって行われる事を特徴とする変圧 器のタンク。 尚本装置は、波型のタンクに対しては、（絶縁）油の出入の為の通過を行わしめ る為に羽根よりも寸法の小さな金属板をタンク内部に取り付ける事によって適用 する事が出来、又、羽根付きの二重パネルに対しては、中央の共通部に適当な形 状の魚雷状の管を取り付ける事によって適用する事が出来る。
3. ３．上記特許請求の範囲第一項に従い、放熱器が鞘（図１０）の中に置かれ、こ れによって一つの導管（図１１）を構成し、その中へ送風器（図１２）が高速で 空気を送り出し、この空気の全量が導管の中に置かれた放熱器の羽根を冷却する 事に役立っ事を特徴とする変圧器のタンク。 尚木装置、は循環的そして同心的であるので、上記の羽根を特殊なＴ型の形状に する事によって、鞘（図１０）を代用させる事が出来、又本装置は、二つの壁面 を置く事によって平型の放熱器へ適用し、これによってその下部に送風器を持つ 長方形の導管を形成する事も出来る。
4. ４．上記特許請求の範囲第一項に従い、羽根（図２）へ誘電体を導くシリンダー （図３）の内部にポンプ（図１５ａ）が取り付けられ、これによって誘電体の循 環を促進し、熱交換を増大し、ポンプはエア・タービン（図１５ｃ）によって動 かされ、エア・タービンは鞘の他の末端に置かれた送風器によって送られた空気 により直接効かされる事を特徴とする変圧器のタンク。 尚本装置は、二つの壁面を置く事によって平型の放熱器のバッテリーへの適用が 可能であり、これによってその内部に送風器が置かれている一種の鞘を形成する 事が出来る。
5. ５．上記特許請求の範囲第一項に従い、誘電体の容積を減少させる為に塊状化さ れたコルクのような防水性のある材料（図９）を内蔵する気泡性の外包（図１８ ）から構成される要素が使用され、この要素自体が必要な固定手段を備え、その 形状と位置がタンク内部の誘電体の循環を促進し、その冷却機能を最適なものと し、外包の気泡性は、成型時から残留したコルクの粒子間の空間を最初の充填時 に合浸する事を可能にする事を特徴とする変圧器のタンク。 尚、特殊な場合として、放熱器と二重波型パネルの中央部分を占める魚雷状の管 （図６）の内部を同一の材料で充填する場合もある。
6. ６．上記特許請求の範囲第一項に従い、誘電体の容積を減らす為の要素は球型又 は卵型のガラスであり、その壁面の序さ（即ち、使用されるガラスの重量）によ って誘電体の比重、或いは、それらが浸漬されたり成型されたりする樹脂の比重 よりも低いか等しいか、或いは高い比重の要素を得る事を可能にする事によって 特徴づけられる変圧器のタンク。 尚、これらのガラス製の要素は上記のコルクのように、包まれる事も出来、これ によって監牢度を高めたり、或いはその内部が絶縁性ガスで充填され、決められ た寸法と形状の容積でそれらを塊状化する事も出来る。
7. ７．上部特許請求の範囲第一項に従い放熱器の羽根の両末端（図２４）をつぶし て斜面又は曲面にし、二つの死角を除去する事によって誘電体の循環を容易にし 、このようにしてつぶされた部分は熱の損失に役立ち、又、角度によって折り曲 げられて、送風器によって送られる空気の通過を容易にし、タービン翼への突っ こみを増大する事を特徴とする変圧器のタンク。
8. ８．上記特許請求の範囲第一項に従い、特定の冷却能力或いは高さを得る為に放 熱器は端と端を積み重ねる事が出来、又、タンクへ導く導管（図４）とタンクの 受入れ第（図４２）の中に二つのパルプを取り付ける事により変圧器の停止を行 わずに取外す事が出来る事によって特徴づけられる変圧器のタンク。