KR101047015B1 - 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기 - Google Patents

방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기 Download PDF

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본 발명은 단위시간당 방열기를 통과하는 절연유의 표면적을 극대화 시키도록 하여 냉각효율을 증가시키도록 하는 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기에 관한 것이다.
이는 특히, 변압기본체 또는 방열기 내측의 절연유가 접촉토록 방열기 또는 변압기본체의 내측에 외부 공기가 통과하는 냉각공간을 갖도록 하나 이상의 방열파이프가 관통연결되는 구성으로 이루어진다.
이에 따라서, 단위시간당 방열기를 통과하는 절연유의 표면적을 극대화 시키도록 하여 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
유동통로, 절연유, 변압기, 플랜지

Description

방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기 {transformer with a radiator which enlarge the surface area}
본 발명은 단위시간당 방열기를 통과하는 절연유의 접촉면적을 극대화 시키도록 하여 냉각효율을 증가시키도록 하는 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기에 관한 것이다.
일반적으로 변압기에 전원이 투입되면 변압기 도체의 전류의 자기 작용과 저항에 의해 열이 발생하고, 이 열은 절연유의 온도를 상승시키게 된다.
따라서, 절연유의 온도를 낮추기 위해 적당한 개소에 방열기를 부착하게 된다.
주지하는 바와 같이, 방열기의 방열 효과는 변압기의 성능 향상으로 이어지기 때문에, 방열효율이 높아야 한다.
종래의 변압기용 방열기는, 도1에 도시된 바와 같이, 변압기(1)의 한쪽에 한 쌍의 파이프(2)가 서로 평행하게 설치되고, 그 사이에 복수개의 방열핀(3)으로 구성된다.
그리고, 상기 방열핀(3)은, 2개의 판 가장 자리가 접합되어 내부에 공간이 형성되어 있고, 금형에 의해 롤링된 롤링홈이 복수개 형성되어 있어, 이곳으로 절연유가 유동하게 된다.
그러나, 상기와 같은 방열기는 방열효과를 높이기 위하여 그 크기가 커지거나 많은 양의 방열핀을 설치되어야 하고, 이것은 결국 변압기 설치공간의 증대와 더불어 제작 비용이 많이 드는 문제점을 내포하고 있다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 방열기의 냉각 효율을 극대화 함으로서 설치 공간을 줄일 수 있도록 하고, 투입되는 절연유의 량을 최소화 하면서도 절연유의 냉각이 원활하게 이루어 지도록 하고, 변압기의 상태에 따라 다양한 방열면적을 갖는 방열기를 적용할 수 있도록 하며, 단위시간당 방열기를 통과하는 절연유의 표면적을 극대화 시키도록 하여 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 하는 표면적 확대형 방열관을 갖는 변압기를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 변압유니트의 둘레에 절연유가 충진토록 설치되는 변압기본체의 적어도 일측면에 수평냉각부와 이에 연결되는 수직냉각부의 연결구조로 이루어지는 방열기가 장착되며,
상기 변압기본체 또는 방열기 내측에서 절연유가 접촉토록 방열기 또는 변압기본체에 외부 공기가 통과하는 냉각공간을 갖도록 하나 이상의 방열파이프가 관통연결되는 구성으로 이루어진 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기를 제공한다.
또한, 본 발명은 대류에 의한 자연유동이 가능토록 변압기본체의 상부 및 하부에서 결합 및 분리가능토록 연결되는 수평냉각부; 및
상기 수평냉각부 사이에 각각 연결되면서 절연유가 최대의 표면적을 갖으면서 통과하도록 형성되는 하나 이상의 수직냉각부가 변압기 본체에 연결되는 구성으로 이루어 진 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기를 제공한다.
그리고, 본 발명의 수직냉각부는, 절연유가 통과하는 량에 대하여 최대의 표면적으로 접촉토록 형성되는 구성으로 이루어 지며, 그 외경측에 표면적확대부가 일체로 형성되면서 파이프몸체에 방사상으로 유동통로가 형성되는 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기를 제공한다.
더하여, 본 발명의 수평냉각부는, 변압기본체에 최상단에서 절연유가 투입되고 상기 수직냉각부의 상단이 수평냉각부의 내측에 돌출되어 연결되는 구성으로 이루어 진 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기를 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 방열기의 냉각 효율을 극대화 함으로서 설치 공간을 줄이고, 투입되는 절연유의 량을 최소화 하면서도 절연유의 냉각이 원활하며, 변압기의 상태에 따라 다양한 방열면적을 갖는 방열기를 적용이 가능하고, 단위시간당 방열기를 통과하는 절연유의 표면적을 극대화 시켜 냉각효율을 향상시키는 효과가 있는 것이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2a,b는 각각 본 발명에 따른 변압기를 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 변압기를 도시한 단면도이며, 도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 사시도이고, 도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 사시도이며, 도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 단면도이고, 도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 요부단면도이다.
본 발명의 변압기(200)는, 변압유니트(201)의 둘레에 절연유(205)가 충진토록 설치되는 변압기본체(210)의 적어도 일측면에 수평냉각부(310)와 이에 연결되는 수직냉각부(330)의 연결구조로 이루어지면서 표면적확대부를 갖는 방열기(300)가 장착되며, 상기 변압기본체(210) 또는 방열기(300) 내측의 절연유에 접촉토록 방열기(300) 또는 변압기본체(210)의 내측에 외부 공기가 통과하는 냉각공간(A)을 갖도록 하나 이상의 방열파이프(350)가 관통연결된다.
즉, 상기 방열파이프(350)는, 방열기(300) 또는 변압기본체(210)의 수평 또는 수직방향을 향하도록 배치되어 그 양단이 방열기(300) 또는 변압기본체(210)의 외부에 노출되어 그 내경측에 공기가 유동되는 냉각공간(A)을 형성한다.
한편, 상기 변압기(200)는, 변압유니트(201)의 둘레에 절연유(205)가 충진토록 설치되는 변압기본체(210)의 적어도 일측면에 수평냉각부(310)와 이에 연결되는 수직냉각부(330)의 연결구조로 이루어진 방열기(300)가 장착된다.
그리고, 상기 방열기(300)의 수평냉각부(310)와 수직냉각부(330)를 통하여 절연유(205)가 대류현상을 이용하여 유동하도록 설치된다.
상기 수평냉각부(310)는, 대류에 의한 자연유동이 가능토록 변압기본체(210)의 상부 또는 하부에서 결합 또는 분리가능토록 플랜지(313)로서 연결되는 상,하부저장조(315)(317)로서 이루어 진다.
이때, 상기 수평냉각부(310)는, 알루미늄등을 원재료로 하는 압출공법에 의해 형성되면서 적어도 한면에 제1표면적확대부(319)가 일체로 형성된다.
상기 수직냉각부(330)는, 상기 수평냉각부(310) 사이에 각각 연결되면서 절연유가 최대의 표면적을 갖으면서 통과하도록 형성되는 유동관(335)이 하나 이상 설치된다.
그리고, 상기 유동관(335)은, 절연유가 단위시간당 통과하는 동일 량에 대하여 최대의 표면적으로 외경측에 제2표면적확대부(339)가 일체로 형성된다.
이때, 상기 제2표면적확대부(339)는, 그 외경측에 요철부가 일체로 형성되면서 유동관(335)의 외경에 방사상으로 돌출되면서 별모양을 갖도록 형성된다.
더하여, 상기 수평냉각부(310)의 상부저장조(315)는, 이에 연결되는 수직냉각부(330)의 상단이 수평냉각부의 내측에 돌출토록 된다.
또한, 상기 수평냉각부(310)의 하부저장조(317)는, 변압기본체와 연결되는 연결부 중심이 하부저장조(371)의 내측면 저부보다 상측에 위치토록 되는 구성으로 이루어 진다.
그리고, 상기 상,하부저장조의 일측에는 드레인밸브(미도시)가 더 구비된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도2 내지 도7에서 도시한 바와같이, 변압기본체(210) 또는 방열기(300) 내측의 절연유에 접촉토록 방열기(300) 또는 변압기본체(210)에 외부 공기가 통과하는 냉각공간(A)을 갖도록 하나 이상의 방열파이프(350)가 관통연결되어 방열기 또는 변압기본체를 따라 흐르는 절연유가 접촉되면서 냉각토록 되어 냉각효과를 상승시킨다.
그리고, 상기 변압기(200)는 변압유니트(201)의 동작시 발생되는 열이 그 둘 레에 충진되는 절연유(205)에 전달되어 냉각토록 됨으로써 변압유니트(201)의 과열에 의한 파손을 방지토록 한다.
이때, 상기 변압기본체(210)에는 절연유가 대류에 의해 유동하면서 냉각될 수 있도록 하는 방열기(300)가 연결되어 변압유니트(201)에서 전달되는 열을 방열기(300)를 통하여 외부에 전달하게 된다.
그리고, 상기 방열기(300)는 변압기본체(210)에서 변압유니트(201)의 동작시 가열되는 절연유가 대류현상에 의해 상부조장조(315)에 공급된다.
이때, 상기 상부저장조(315)는, 공기와 접촉되는 최대의 표면적을 갖도록 내외부에 형성되는 요철로서 이루어진 제1표면적확대부(319)를 통하여 표면적을 확대시킴으로써 절연유의 열을 외부의 공기에 열전달하여 냉각하게 된다.
한편, 상기 상부저장조(315)는, 그 수직방향으로 연결되는 수직냉각부(330)상부저장조(315)의 내측에서 돌출되어 연결되는 구성으로 절연유를 곧바로 수직냉각부에 전달하지 않고 먼저 일정시간동안 저장된 후 수직냉각부에 전달되는 구성으로 1차 열전달이 이루어지게 된다.
그리고, 상기와 같이 상부저장조(315)에서 1차 열전달이 완료된 절연유는 수평냉각부(310) 사이에 각각 연결되면서 절연유가 최대의 표면적을 갖으면서 통과하도록 형성되는 유동관(335)에 공급되어 2차 열전달이 이루어 지게 된다.
이때, 상기 유동관(335)은, 절연유가 단위시간당 통과하는 동일 량에 대하여 최대의 표면적을 갖도록 내외측에 요철부가 일체로 형성되는 구성으로 이루어진 방사상의 제2표면적확대부(339)가 유동관(335)에 형성되어 절연유가 제2표면적확대 부(339)를 통과할 때 접촉면적을 넓혀 동일시간에 최대의 열전달 효과를 구현하게 된다.
계속하여, 상기 수평냉각부(310)는, 대류에 의한 자연유동이 가능토록 변압기본체(210)의 상부 및 하부에서 연결할 때 플랜지(313)로서 연결되어 결합 및 분리가능토록 함으로써 용량에 따라 다양한 방열기를 적용할 수 있게 된다.
또한, 상기 수평냉각부(310)의 하부저장조(317)는, 변압기본체와 연결시 그 연결부의 중심이 하부저장조의 상측에서 위치토록 되어 수직냉각부에서 냉각되는 열매유가 곧바로 변압기본체에 공급되지 않고 하부저장조에서 다시한번 냉각될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 상,하부저장조의 일측에 구비되는 드레인밸브는 절연유의 교체시 상기 상,하부저장조의 절연유를 배출토록 한다.
이상과 같이 하나 이상의 수평냉각부와 수직냉각부를 통과하면서 절연유의 열전달이 원활하고 신속하게 이루어 지는 것이다.
도1은 종래의 방열기가 장착되는 변압기를 도시한 사시도이다.
도2a,b는 각각 본 발명에 따른 변압기를 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 변압기를 도시한 단면도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 사시도이다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 사시도이다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 단면도이다.
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기를 도시한 요부단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200...변압기 205...절연유
210...변압기본체 300...방열기
313...플랜지

Claims (6)

  1. 변압유니트(201)의 둘레에 절연유(205)가 충진토록 설치되는 변압기본체(210)의 적어도 일측면에 수평냉각부(310)와 이에 연결되는 수직냉각부(330)의 연결구조로 이루어지는 방열기(300)가 장착되며,
    상기 변압기본체(210) 또는 방열기(300) 내측에서 절연유가 접촉토록 방열기(300) 또는 변압기본체(210)의 내측에 외부 공기가 통과하는 냉각공간(A)을 갖도록 하나 이상의 방열파이프(350)가 관통연결되고,
    상기 수평냉각부(310)는, 변압기본체(210)의 상부 및 하부에서 결합 또는 분리가능토록 플랜지(313)로서 연결되는 상,하부저장조(315)(317)로서 이루어 지는 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 수평냉각부(310)는, 압출에 의해 형성되면서 적어도 한면에 내외부에 요철이 일체로 형성되는 제1표면적확대부(319)가 구비되는 것을 특징으로 하는 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기
  5. 제1항에 있어서, 상기 수직냉각부(330)는, 상기 수평냉각부(310) 사이에 각각 연결되도록 하나 이상의 유동관(335)이 구비되고,
    상기 유동관(335)은, 절연유가 단위시간당 통과하는 동일 량에 대하여 최대의 표면적을 갖도록 내외부에 요철이 일체로 형성되는 제2표면적확대부(339)가 일체로 형성되고,
    상기 제2표면적확대부(339)는, 그 외경측에 요철부가 일체로 형성되면서 유동관(335)의 외측에 방사상으로 돌출되는 별모양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기
  6. 제1항에 있어서, 상기 상부저장조(315)는, 이에 연결되는 수직냉각부(330)의 상단이 수평냉각부의 내측에 돌출토록 연결되고,
    상기 하부저장조(317)는, 변압기본체와 연결시 그 연결부 중심이 하부저장조의 저면 보다 상측에서 위치토록 하는 것을 특징으로 하는 방열면적 확대형 방열기를 갖는 변압기
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