WO2015008359A1 - 空冷式リアクトル - Google Patents

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coil
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大輔 高内
中谷　元
一豪 倉橋
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三菱電機株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266—Fastening or mounting the core on casing or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • the present invention relates to a structure of an air-cooled reactor, and more particularly to an air-cooled reactor having a large capacity and a high voltage used for an ozone generator or the like.
  • the reactor is a passive element using an inductor.
  • an air-cooled reactor that cools a coil with cooling air is used to suppress a temperature rise due to heat generation.
  • a structure is often used in which a flow rate is increased without increasing the flow rate by providing a shield or a partition for the purpose of increasing the cooling efficiency (for example, Patent Documents 1 to 3).
  • a cylindrical ventilation guide is provided along the outer periphery of the coil part, and a wind shielding plate is provided between the ventilation guide and the inner wall of the housing, so that the flow velocity of the cooling air at the outer periphery of the coil part is increased.
  • the cooling structure to ensure is disclosed (for example, refer patent document 4).
  • JP-A-8-32502 (paragraphs 0011 to 0013, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 2002-255513 (paragraphs 0032 to 0034, FIGS. 1 to 5) Japanese Patent Laying-Open No. 2006-187062 (paragraphs 017 to 0024, FIGS. 1 to 3) Japanese Patent Laid-Open No. 04-216605 (paragraphs 0009 to 0013, FIGS. 1 and 2)
  • the cooling air is supplied from the air inlet provided on the side surface of the housing, so that the flow is biased depending on the circumferential direction of the coil, the cooling becomes insufficient, and the performance is sufficiently exhibited. It was difficult. Even if an air inlet is provided on the bottom surface, for example, if it is applied to a large-capacity reactor such as an ozone generator, the support structure member connected to the core in order to support its weight becomes an obstacle to cooling. The flow to the center of the wind will be blocked. Therefore, even if the circumferential bias is improved using a windshield as shown in Patent Document 4, the radial bias occurs, and it is particularly difficult to cool the inner portion.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an air-cooled reactor that can reduce the unevenness of the cooling air in the radial direction of the coil and can be efficiently cooled.
  • the air-cooled reactor according to the present invention surrounds each of the cores having leg portions facing each other with a gap therebetween, yokes connecting both ends of the leg portions facing each other, and the leg portions facing each other.
  • a pair of coils arranged in a pair, and surrounding at least a part of the pair of coils from one of the yoke portions while maintaining an insulation distance with respect to the pair of coils.
  • a wind tunnel that guides the flow of cooling air to the coil in the extending direction of the legs, and a support structure member that is fixed to the one yoke portion and supports the core and the pair of coils inside the wind tunnel;
  • a pair of coils that make up the pair and a wind shielding plate that blocks a part of the gap between the wind tunnel and each of the pair of coils between the legs and inside the coils.
  • An internal gap extending in the extending direction of the A support structure, corresponding to the internal gap, characterized in that the ventilation holes for passing the cooling air are formed.
  • the ventilation holes are provided in the support structure member that supports the core and the coil, the cooling air also flows inside the coil, and the deviation of the cooling air in the radial direction of the coil And an air-cooled reactor that can be efficiently cooled can be obtained.
  • FIGS. 1 to 5 are diagrams for explaining an air-cooled reactor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view in which a part of a right coil is cut away in an inner portion of a wind tunnel of the air-cooled reactor.
  • Fig. 2 is a side view of the inner portion of the wind tunnel of the air-cooled reactor, and
  • Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig. 1, and is a cross-sectional view of the inner portion of the air-cooled reactor
  • FIG. 4 is a bottom view of the reactor portion and the support structure member portion of the air-cooled reactor, and
  • FIG. 5 is a plan view of the air-cooled reactor.
  • the reactor is a coil in which a pair of coils are arranged so as to surround each of the opposing leg portions of the annular core.
  • a reactor that requires a high voltage of several kV and a capacity of several tens of A like an ozone generator, weighs several tens of kilograms with only the core and the coil part (reactor part) being the main members.
  • An air cooling structure is required to remove the generated heat.
  • the core 3 includes a leg portion 3c that extends in the vertical direction so as to face each other, and an upper portion of each of the two leg portions 3c.
  • the yoke portion 3t (top side) and the yoke portion 3b (ground side) connecting the lower side and the bottom form an annular shape.
  • the paired coils 2 are arranged so as to surround the leg portions 3c of the core 3, respectively, and are divided into a plurality of layers 2x and 2i so as to form gaps therein.
  • a plurality of spacers 6 are arranged between the coil 2 and the core 3 and between the layers 2i and 2x of the coil 2 in order to ensure insulation and to cool the vertical direction (z Gaps (flow paths Fc2, Fc3) communicating with each other are secured.
  • z Gaps flow paths Fc2, Fc3 communicating with each other are secured.
  • a wind tunnel 9 is provided so as to surround the reactor portion 1 (core 3 and both coils 2).
  • a flow path Fc1 communicating in the vertical direction is also formed therebetween.
  • a fan (not shown) is installed at the upper part so that the cooling air flows upward through the flow paths Fc1 to Fc3.
  • the support structure member 4 joined to the yoke part 3b of the core 3 maintained at the ground voltage and making the reactor part 1 self-supporting,
  • a coil support member 5 disposed between the coil 2 and the support structure member 4 and supporting the weight of the coil 2 is provided.
  • the support structure member 4 is fixed to a housing (not shown) (described in the second and subsequent embodiments) disposed outside the wind tunnel 9 via a mount (not shown).
  • gap (flow path) inside the coil 2 can be increased / decreased suitably according to the number of coils, in order to demonstrate easily, in the figure, the number of coil layers by the inner layer 2i and the outer layer 2x is two layers. Shows about the case.
  • the terminal for electrical connection is derived
  • the greatest feature of the air-cooled reactor 100 according to the first embodiment of the present invention is that the air shield 9 for narrowing the gap between the wind tunnel 9 surrounding the reactor part 1 and the Fc 1 on the outer surface of the reactor part 1.
  • the support structure member 4 is provided with a ventilation port 4h so as to ensure ventilation to the flow paths Fc2 and Fc3 in the coil 2.
  • the distance between the wind tunnel 9 and the reactor section 1 is set to a predetermined value or more. Need to keep. Therefore, if there is no wind shield 8, the flow resistance of the flow path Fc 1 on the outer peripheral side of the coil 2 is overwhelmingly lower than the flow resistances of the flow paths Fc 2 and Fc 3 in the coil 2. It flows to the flow path Fc1 side on the outer peripheral side of the coil 2.
  • the wind tunnel 9 is formed of an insulator, it is possible to reduce the interval, but it is difficult to manufacture and considering the cost and the like, it is realistic to manufacture the metal as a conductor. Therefore, by providing a windshield plate 8 that can be configured with a simple shape such as a frame with an insulator, the flow resistance of the flow path Fc1 is increased, and the flow resistance distribution of each of the flow paths Fc1 to Fc3 is optimized. .
  • a support structure member 4 for supporting the reactor portion 1 is required for a reactor having a large weight as in the case of an ozone generator. Therefore, even if a ventilation guide or a wind shielding plate is simply provided around the coil 2 to reduce the flow path resistance of the flow paths Fc2 and Fc3 relative to the flow path Fc1 as in the prior art, It was difficult to send cooling air to the flow paths Fc2 and Fc3 that were blocked by the support structure member 4 and formed inside the coil. That is, even if a ventilation guide or a windshield is simply installed, only the outside of the coil 2 is cooled, and the inside of the coil 2 (core 3 side) cannot be efficiently cooled.
  • the horizontal plane (xy plane) portion of the support structure member 4 is positioned in the vertical direction (z), particularly at a position corresponding to the flow paths Fc2 and Fc3 inside the coil 2. Ventilation holes 4h that pass in the direction) were formed.
  • the flow resistance is too high, and simply increasing the resistance of the outer flow path Fc1 requires a flow path Fc2 and Fc3 that cannot obtain a sufficient flow rate via the path FcH that passes through the vent 4h.
  • a cooling air can be circulated.
  • the coil 2 can be cooled also from the inside and efficiently cooled. I was able to do it. As a result, it is not necessary to increase the outer surface area of the reactor part 1 and the reactor part 1 can be downsized.
  • the wind tunnel 9 can be disposed with a sufficient insulation distance from the reactor portion 1 by providing the wind shielding plate 8, the wind tunnel 9 may have electrical conductivity, and may have conductivity, such as an iron plate, corrosion-resistant molten zinc-aluminum-magnesium alloy. It can be comprised with the metal material which can be processed easily, such as a plated steel plate and a SUS board.
  • the wind tunnel 9 is used to limit the flow path of the cooling air to the gaps (flow paths Fc2, Fc3) inside the reactor section 1 and the flow path Fc1 on the outer surface side of the reactor section 1. It must be arranged at a position about 10 to 100 mm away from the outer periphery. If it is too far from the outer periphery, even if the gap of Fc1 is formed closer to the reactor portion 1 by the wind shielding plate 8, most of the cooling air flows along the wall surface of the wind tunnel 9 and the effect of increasing the flow velocity is reduced.
  • the wind shielding plate 8 covers 10 to 60% of the upper opening area of the wind tunnel 9 and is arranged at a position corresponding to 10 to 120% of the height of the coil 2 of the reactor section 1. If the windshield plate 8 covers the upper opening area of the wind tunnel 9 too much, the pressure loss increases and the air volume becomes insufficient. Further, if the windshield 8 is far away from the upper surface of the coil 2, heat is generated in the wind tunnel 9, the fluid resistance of the flow path Fc1 on the outer surface of the reactor part 1 is reduced, and the inside of the reactor part 1 (coil Since the fluid resistance of the flow paths Fc2 and Fc3 in (2) relatively increases, the wind shielding plate 8 does not make sense.
  • the number of reactor units 1 in the wind tunnel 9 may be two or more, and in the case of two or more units, the arrangement intervals of the reactor units 1 should be arranged between about 5 to 50 mm in the left-right direction. Thus, the same effect as that of partitioning the air path with the wind tunnel 9 can be obtained.
  • the leg portions 3c that face each other with a gap therebetween, and the yoke portions 3t and 3b that connect both ends of the leg portions 3c that face each other, respectively.
  • a core 3 having a ring shape, a pair of coils 2 disposed so as to surround each of the opposing leg portions 3c, and a yoke while maintaining an insulation distance with respect to the pair of coils 2
  • a wind tunnel 9 that surrounds at least a part of the pair of coils 2 from one of the portions 3b and guides the flow of cooling air to the pair of coils 2 in the extending direction of the leg portion 3c, and one yoke portion 3b
  • the support structure member 4 that is fixed to the wind tunnel 9 and supports the core 3 and the coil 2 inside the wind tunnel 9 and a part of the gap (flow path Fc1) between the paired coil 2 and the wind tunnel 9 are shielded (from the wind tunnel 9).
  • internal gaps (flow paths Fc2, Fc3) extending in the extending direction of the legs 3c are formed between the legs 2c or in the coils 2, respectively.
  • the support structure member 4 is configured to have a vent hole 4h for allowing cooling air to pass through corresponding to the internal gaps (flow paths Fc2, Fc3), cooling in the radial direction of the coil 2 is performed.
  • An air-cooled reactor 100 that can alleviate the unevenness of wind and can be efficiently cooled can be obtained.
  • the wind shielding plate 8 is arranged so as to block 10 to 60% of the gap (flow path Fc1) between the coil 2 and the wind tunnel 9 that make a pair, so that the flow velocity to the flow path Fc1 outside the coil
  • the flow ratio with the internal flow paths Fc2 and Fc3 can be optimized.
  • the wind shielding plate 8 extends in the extending direction of the leg portion 3c from the end portion side of the paired coil 2 on the yoke portion 3b side toward the yoke portion 3t side. Therefore, the flow velocity to the flow path Fc1 outside the coil can be optimized effectively.
  • the yoke portion 3b is located below the leg portion 3c and the extending direction of the leg portion 3c is set in the vertical direction, the cooling air smoothly flows from the lower side toward the upper side.
  • the specifications of the air-cooled reactor 100 shown in the present embodiment are assumed to be used for a power source of an ozone generator that generates ozone by discharging in a gas containing oxygen.
  • the circuit voltage is set to 600 V or higher
  • the rated current is set to 5 to 100 A
  • the drive frequency is set to a range of 500 to 5 kHz.
  • the weight is as heavy as several tens of kg corresponding to the capacity, and the loss (heat generation) is increased corresponding to the driving frequency, so that the above-described effects can be further exhibited.
  • the ozone generator is only one suitable application example and is not limited thereto.
  • FIG. 6 is a plan view of the air-cooled reactor
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. And it is sectional drawing when an air-cooled reactor is seen from the front.
  • symbol is attached
  • wind tunnels are formed on the front, back, and both side portions of the casing 10 of the air-cooled reactor 100.
  • the housing 10 accommodates the entire air-cooled reactor 100 so as to be independent. Therefore, it is comprised with the member whose mechanical strength is higher than the member required for the wind tunnel 9 demonstrated in Embodiment 1, and supports structure member 4 (weight of the reactor part 1) via the mount frame 11 fixed to the side surface. ).
  • casing 10 used as a wind tunnel is arrange
  • the wind shielding plate 8 covers 10 to 60% of the upper opening area and is arranged at a position corresponding to 10 to 120% of the height of the coil 2 of the reactor section 1. That is, in this Embodiment 2, the wind tunnel 9 only for the reactor part 1 can be abbreviate
  • At least a part of the wind tunnel is the inner surface of the casing 10 that houses the air-cooled reactor 100.
  • the wind tunnel 9 dedicated to the reactor unit 1 can be omitted.
  • FIG. 8 is a plan view of the air-cooled reactor
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. And it is sectional drawing when an air-cooled reactor is seen from the front.
  • symbol is attached
  • a dedicated wind tunnel member 19 is provided on the front and back sides of the reactor unit 1 to form a wind tunnel.
  • a part of wind tunnel 9 only for a reactor part can be abbreviate
  • the side surface (inner surface) of the casing 10 serving as the wind tunnel and the wind tunnel material 19 are arranged at positions separated from the outer periphery of the reactor unit 1 by about 10 to 100 mm.
  • the wind shielding plate 8 covers 10 to 60% of the upper opening area and is arranged at a position corresponding to 10 to 120% of the height of the coil 2 of the reactor section 1.
  • At least a part of the wind tunnel (side surface in the present embodiment) is formed by the inner surface of the casing 10 that houses the air-cooled reactor 100. Therefore, a part of the wind tunnel 9 dedicated to the reactor unit 1 can be omitted.
  • Embodiment 4 In the second embodiment, all the wind tunnels (four sides) surrounding the reactor portion are substituted by the inner surface of the housing. However, in the fourth embodiment, the front and rear surfaces (two surfaces) are substituted by the inner surface of the housing. . 10 to 11 are views for explaining an air-cooled reactor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of the air-cooled reactor
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. And it is sectional drawing when an air-cooled reactor is seen from the front.
  • the same members as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • a dedicated wind tunnel material 19 is provided on the side surface side of the reactor unit 1 to configure the wind tunnel.
  • a part of wind tunnel 9 only for a reactor part can be abbreviate
  • the front and rear surfaces (inner surface) of the casing 10 serving as the wind tunnel and the wind tunnel material 19 are positioned at a distance of about 10 to 100 mm from the outer periphery of the reactor section 1.
  • the wind shielding plate 8 covers 10 to 60% of the upper opening area and is arranged at a position corresponding to 10 to 120% of the height of the coil 2 of the reactor section 1.
  • At least a part of the wind tunnel is the inner surface of the housing 10 that houses the air-cooled reactor 100. Therefore, a part of the wind tunnel 9 dedicated to the reactor unit 1 can be omitted.

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Abstract

　対をなすコイル(2)に対して絶縁距離を保持しながら、コア(3)の継鉄部(3b)から対をなすコイル(2)の少なくとも一部を囲み、対をなすコイル(2)への冷却風の流れを脚部(3c)の延在方向に導く風洞(9)と、継鉄部(3b)に固定され、風洞(9)内でコア(3)および対をなすコイル(2)を支持する支持構造部材(4)と、対をなすコイル(2)と風洞(9)との隙間の一部を遮る遮風板(8)と、を備え、支持構造部材(4)には、コイル(2)の内部間隙(Fc2,Fc3）に対応して、冷却風を通過させるための通風口(4h)が形成されている。

Description

空冷式リアクトル
　本発明は空冷式リアクトルの構成に関し、とくにオゾン発生装置等に用いられる容量が大きく電圧の高い空冷式リアクトルに関する。
　リアクトルはインダクタを利用した受動素子であるが、例えば、容量の大きな用途では、発熱による温度上昇を抑制するため、冷却風によってコイルを冷却する空冷式リアクトルが用いられる。一方、冷却風のような冷媒を用いた冷却では、冷却効率を高めることを目的に、遮蔽物や仕切り等を設けて、流量を増大させることなく流速を高める構造がとられることが多い（例えば、特許文献１ないし３参照。）。
　そして、半導体装置に用いるリアクトルに対し、コイル部外周に沿って筒状の通風ガイドを設けるとともに、通風ガイドと筐体内壁間に遮風板を設けて、コイル部外周での冷却風の流速を確保する冷却構造が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
特開平８－３２５００２号公報（段落００１１～００１３、図１） 特開２００２－２５５５１３号公報（段落００３２～００３４、図１～図５） 特開２００６－１８７０６２号公報（段落０１７～００２４、図１～図３） 特開平０４－２１６６０５号公報（段落０００９～００１３、図１、図２）
　しかしながら、上述したリアクトルでは、筐体側面に設けられた風入口から冷却風が供給されるので、コイルの周方向によって流れに偏りが生じ、冷却が不十分になり、性能を十分に発揮することが困難であった。また、底面に風入口を設けたとしても、例えば、オゾン発生装置のように大容量のリアクトルに適用しようとすると、その重量を支えるためにコアに連結される支持構造部材が障害となって冷却風の中央部への流れを遮ってしまう。そのため、特許文献４に示すような遮風板等を用いて周方向の偏りを改善したとしても、径方向での偏りが生じ、とくに内側部分を冷却することが困難であった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コイルの径方向での冷却風の偏りを緩和し、効率よく冷却できる空冷式リアクトルを得ることを目的とする。
　本発明の空冷式リアクトルは、間隔をあけて相対向する脚部と、前記相対向する脚部の両端をそれぞれ結ぶ継鉄部とを有するコアと、前記相対向する脚部のそれぞれを囲むように配置された対をなすコイルと、前記対をなすコイルに対して絶縁距離を保持しながら、前記継鉄部のうちの一方から前記対をなすコイルの少なくとも一部を囲み、前記対をなすコイルへの冷却風の流れを前記脚部の延在方向に導く風洞と、前記一方の継鉄部に固定され、前記風洞の内側で前記コアおよび前記対をなすコイルを支持する支持構造部材と、前記対をなすコイルと前記風洞との隙間の一部を遮る遮風板と、を備え、前記対をなすコイルには、それぞれ前記脚部との間、あるいは当該コイルの内部に前記脚部の延在方向に延びる内部間隙が形成され、前記支持構造部材には、前記内部間隙に対応して、前記冷却風を通過させるための通風口が形成されていることを特徴とする。
　本発明の本発明の空冷式リアクトルによれば、コアおよびコイルを支持する支持構造部材に通風口を設けたので、コイルの内部にも冷却風が流れ、コイルの径方向での冷却風の偏りを緩和し、効率よく冷却できる空冷式リアクトルを得ることができる。
本発明の実施の形態１にかかる空冷式リアクトルの風洞の内側部分における一部を切り欠いた正面図である。 本発明の実施の形態１にかかる空冷式リアクトルの風洞の内側部分における側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる空冷式リアクトルの風洞の内側部分の上方からの断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる空冷式リアクトルの部分底面図である。 本発明の実施の形態１にかかる空冷式リアクトルの平面図である。 本発明の実施の形態２にかかる空冷式リアクトルの平面図である。 本発明の実施の形態２にかかる空冷式リアクトルの正面からの断面図である。 本発明の実施の形態３にかかる空冷式リアクトルの平面図である。 本発明の実施の形態３にかかる空冷式リアクトルの正面からの断面図である。 本発明の実施の形態４にかかる空冷式リアクトルの平面図である。 本発明の実施の形態４にかかる空冷式リアクトルの正面からの断面図である。
実施の形態１．
　以下、本発明の実施の形態１にかかる空冷式リアクトルの構成について説明する。図１～図５は、本発明の実施の形態１にかかる空冷式リアクトルについて説明するためのもので、図１は空冷式リアクトルの風洞の内側部分における右側のコイルの一部を切り欠いた正面図、図２は空冷式リアクトルの風洞の内側部分における側面図、図３は図１のＡ－Ａ線による切断面であって、空冷式リアクトルの風洞の内側部分を上方から見たときの断面図である。また、図４は空冷式リアクトルのうち、リアクトル部と支持構造部材部分の底面図、図５は空冷式リアクトルの平面図である。
　リアクトルは、環状のコアの相対向する脚部のそれぞれを囲むように対をなすコイルを配置したものである。そして、例えば、オゾン発生装置のように数ｋＶもの高電圧、数十Ａもの容量が求められるリアクトルは、主要部材であるコアとコイル部分（リアクトル部）だけで数十ｋｇもの重量になり、発生した熱を除去するために空冷構造を要するものである。
　本実施の形態１にかかる空冷式リアクトル１００においても、図１～図５に示すように、コア３は、それぞれ相対向して鉛直方向に延びる脚部３ｃと、２つの脚部３ｃのそれぞれ上方と下方をつなぐ継鉄部３ｔ（天側）と継鉄部３ｂ（地側）とで環状をなしている。そして、対をなすコイル２は、それぞれコア３の脚部３ｃを囲むように配置され、かつ、内部に空隙を形成するように複数の層２ｘ、２ｉに分かれている。そして、一般的な空冷式リアクトルと同様に、絶縁確保と冷却のため、コイル２とコア３の間、コイル２の層２ｉ、２ｘの間に、スペーサ６を複数個配置し、鉛直方向（ｚ方向）に連通する空隙（流路Ｆｃ２、Ｆｃ３）が確保されている。また、冷却風を鉛直方向に導くため、図１と図５に示すように、リアクトル部１（コア３と両コイル２）を囲むように風洞９が設けられ、リアクトル部１と風洞９との間にも鉛直方向に連通する流路Ｆｃ１が形成されている。そして、図示しないファンが上部に設置され、各流路Ｆｃ１～Ｆｃ３を上方に向かって冷却風が流れるように構成している。
　さらに、リアクトル部１の自重が大きいので、図１、図２に示すように、接地電圧に維持されるコア３の継鉄部３ｂに接合され、リアクトル部１を自立させる支持構造部材４と、コイル２と支持構造部材４間に配置され、コイル２の自重を支持するコイル支持部材５とを備えている。なお、支持構造部材４は、図示しない架台を介して、風洞９の外側に配置された図示しない筐体（実施の形態２以降で説明）に固定されている。
　なお、コイル２の内部の空隙（流路）は、コイル数に応じて適宜増減出来るものであるが、説明を簡単にするため、図では、内層２ｉと外層２ｘによるコイル層数が２層の場合について示している。なお、各コイル２からは、電気接続のための端子が導き出され、コネクタ７にまとめている。
　そして、本発明の実施の形態１にかかる空冷式リアクトル１００の最大の特徴は、リアクトル部１の四方を囲む風洞９とリアクトル部１の外表面のＦｃ１の隙間を狭くするための遮風板８を備え、かつ、コイル２内の流路Ｆｃ２、Ｆｃ３への通風を確保するように、支持構造部材４に通風口４ｈを設けたことである。
　オゾン発生装置用のように、高電圧仕様のリアクトルでは、絶縁距離（空間距離）を確保するために、風洞９とリアクトル部１（厳密には、コイル２の外周）との間隔を所定以上に保つ必要がある。そのため、遮風板８がないと、コイル２の外周側の流路Ｆｃ１の流路抵抗がコイル２内の流路Ｆｃ２、Ｆｃ３の流路抵抗よりも圧倒的に低くなり、ほとんどの冷却風がコイル２の外周側の流路Ｆｃ１側に流れてしまう。なお、風洞９を絶縁体で形成すれば間隔を狭めることも可能であるが、製作が困難でコスト等を考慮すると導体である金属で製作するのが現実的である。そこで、絶縁体で、額縁のような単純な形状で構成できる遮風板８を設けることで、流路Ｆｃ１の流路抵抗を高め、各流路Ｆｃ１～Ｆｃ３の流路抵抗配分を最適化する。
　一方、上述したように、オゾン発生装置用のように、重量が大きなリアクトルでは、リアクトル部１を支持するための支持構造部材４が必要となる。そのため、従来のように、単にコイル２の周りに通風ガイドや遮風板を設けて、流路Ｆｃ２とＦｃ３の流路Ｆｃ１に対する流路抵抗を相対的に下げたとしても、コア３の下部と支持構造部材４に遮られ、コイルの内側に形成された流路Ｆｃ２、Ｆｃ３に冷却風を送ることは困難であった。つまり、単に通風ガイドや遮風板を設置しても、コイル２の外側ばかりが冷却され、コイル２の内側（コア３側）を効率よく冷却することができなかった。そのため、リアクトル表面からの放熱効率を上げるため、リアクトルを大きくして、リアクトル表面積を大きくする必要があった。あるいは、遮風板によってＦｃ１の抵抗をＦｃ２あるいはＦｃ３レベルまで増加させるとともに、抵抗増加分を補償するように送風機の容量（風量、風圧）を増大させ、必要な冷却風を確保する必要があった。
　しかし、本実施の形態１にかかる空冷式リアクトル１００では、支持構造部材４の水平面（ｘｙ面）部分には、とくにコイル２の内部の流路Ｆｃ２、Ｆｃ３に対応する位置に、鉛直方向（ｚ方向）に抜ける通風口４ｈを形成した。これにより、流通抵抗が高すぎて、単に外側の流路Ｆｃ１の抵抗を上げただけでは、十分な流量が得られなかった流路Ｆｃ２とＦｃ３に、通風口４ｈを抜ける経路ＦｃＨを介して必要な冷却風を流通させることができる。
　このため、送風機の容量を上げたりすることなく、コイル２内部の流路Ｆｃ２、Ｆｃ３にも、必要な冷却風を流通させることができるので、コイル２を内側からも冷却でき、効率よく冷却することができるようになった。その結果、リアクトル部１の外表面積を大きくする必要がなく、リアクトル部１の小型化が可能である。
　なお、上述したように、絶縁距離を確保するため、遮風板８には、フェノール樹脂などの絶縁材を用いる必要があり、強度や耐久性、耐熱性を兼ね備えた材質でなければならない。一方、遮風板８を設けることで、風洞９は、リアクトル部１から十分な絶縁距離を設けて配置できるので、導電性を有していてもよく、鉄板、耐食性溶融亜鉛－アルミニウム－マグネシウム合金めっき鋼板、ＳＵＳ板などの容易に加工ができる金属材料で構成することができる。
　なお、風洞９は冷却風の流路をリアクトル部１の内部の空隙（流路Ｆｃ２、Ｆｃ３）、およびリアクトル部１の外表面側の流路Ｆｃ１に限定するためのもので、リアクトル部１の外周から１０～１００ｍｍ程度離れた位置に配置される必要がある。外周から離し過ぎると、遮風板８によってＦｃ１の間隙をリアクトル部１寄りに形成しても、冷却風の大部分が風洞９の壁面に沿って流れてしまい、流速を上げる効果が減少する。
　また、遮風板８は風洞９の上部開口面積の１０～６０％を覆い、リアクトル部１のコイル２の高さの１０～１２０％に相当する位置に配置するような構造となっている。遮風板８で風洞９の上部開口面積を過度に覆い過ぎると圧損が大きくなり、風量不足となってしまう。また、遮風板８がコイル２の上面から大きく離れてしまうと、風洞９内で熱が篭ったり、リアクトル部１の外表面の流路Ｆｃ１の流体抵抗が減り、リアクトル部１の内側（コイル２内）の流路Ｆｃ２、Ｆｃ３の流体抵抗が相対的に増加したりしてしまうため遮風板８が意味をなさない。
　風洞９内のリアクトル部１の台数は２台以上の複数台でもよく、２台以上の複数台の場合、それぞれのリアクトル部１の配置間隔を左右方向に５～５０ｍｍ程度の間で配置することにより、風洞９で風路を仕切るのと同様の効果を得ることができる。
　以上のように、本実施の形態１にかかる空冷式リアクトル１００によれば、間隔をあけて相対向する脚部３ｃと、相対向する脚部３ｃの両端をそれぞれ結ぶ継鉄部３ｔ、３ｂとを有する（環状をなす）コア３と、相対向する脚部３ｃのそれぞれを囲むように配置された対をなすコイル２と、対をなすコイル２に対して絶縁距離を保持しながら、継鉄部のうちの一方３ｂから対をなすコイル２の少なくとも一部を囲み、対をなすコイル２への冷却風の流れを脚部３ｃの延在方向に導く風洞９と、一方の継鉄部３ｂに固定され、風洞９の内側でコア３およびコイル２を支持する支持構造部材４と、対をなすコイル２と風洞９との隙間（流路Ｆｃ１）の一部を遮る（ように風洞９から対をなすコイル２に向けて突出するように配置された）遮風板８と、を備え、対をなすコイル２には、それぞれ脚部３ｃとの間、あるいは当該コイル２の内部に脚部３ｃの延在方向に延びる内部間隙（流路Ｆｃ２、Ｆｃ３）が形成され、支持構造部材４には、内部間隙（流路Ｆｃ２、Ｆｃ３）に対応して、冷却風を通過させるための通風口４ｈが形成されているように構成したので、コイル２の径方向での冷却風の偏りを緩和し、効率よく冷却できる空冷式リアクトル１００を得ることができる。
　とくに、遮風板８は、対をなすコイル２と風洞９との隙間（流路Ｆｃ１）の１０～６０％の部分を遮るように配置されているので、コイル外側の流路Ｆｃ１への流速および内部流路Ｆｃ２、Ｆｃ３との流量比を最適化できる。
　さらに、遮風板８は、脚部３ｃの延在方向において、対をなすコイル２の継鉄部３ｂ側の端部側から継鉄部３ｔ側に向かって、当該コイル２の長さ（高さ）の１０～１２０％に相当する位置に配置するように構成したので、効果的にコイル外側の流路Ｆｃ１への流速を最適化できる。
　また、継鉄部３ｂを脚部３ｃの下側にして、脚部３ｃの延在方向が鉛直方向になるように設置されているので、下側から上に向けてスムーズに冷却風が流れる。
　本実施の形態に示す空冷式リアクトル１００の仕様は、酸素を含むガス中で放電させてオゾンを発生するオゾン発生装置の電源に用いられるものを想定している。具体的な仕様としては、回路電圧が６００Ｖ以上、定格電流が５～１００Ａ、駆動周波数が５００～５ｋＨｚの範囲に設定されているものを想定している。この場合、容量に対応して、重量も数十ｋｇと重く、また駆動周波数に対応して損失（発熱）が大きくなるので、上述した効果をより発揮することができる。なお、オゾン発生装置はあくまでも好適な適用例のひとつであって、これに限定されることはない。
実施の形態２．
　上記実施の形態１においては、リアクトル部専用の風洞を設けたが、本実施の形態２では、絶縁距離の関係から風洞が金属で形成できることに着目し、リアクトル部を収納する筐体自体を風洞に用いた。図６～図７は、本発明の実施の形態２にかかる空冷式リアクトルについて説明するためのもので、図６は空冷式リアクトルの平面図、図７は図６のＢ－Ｂ線による断面図であって、空冷式リアクトルを正面から見たときの断面図である。なお、実施の形態１で説明した部材と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
　図５および図６に示すように、本実施の形態２にかかる空冷式リアクトル１００では、当該空冷式リアクトル１００の筐体１０の正面、背面、両側面部分で風洞を形成した。筐体１０は、当該空冷式リアクトル１００を自立するように全体を収納するものである。そのため実施の形態１で説明した風洞９に必要とされる部材よりも機械強度の高い部材で構成されており、側面に固定された架台１１を介して、支持構造部材４（リアクトル部１の重量）を支えている。
　そして、本実施の形態２でも、実施の形態１と同様、風洞となる筐体１０の内面は、リアクトル部１の外周から１０～１００ｍｍ程度離れた位置に配置する。そして、遮風板８は、上部開口面積の１０～６０％を覆い、リアクトル部１のコイル２の高さの１０～１２０％に相当する位置に配置するような構造となっている。つまり、本実施の形態２では、リアクトル部１専用の風洞９を省略することができる。
　以上のように、本実施の形態２にかかる空冷式リアクトル１００によれば、風洞の少なくとも一部（本実施の形態では４方すべて）が、当該空冷式リアクトル１００を収納する筐体１０の内面によって形成されているので、リアクトル部１専用の風洞９を省略することができる。
　実施の形態３．
　上記実施の形態２においては、リアクトル部を囲む風洞すべて（四面）を筐体の内面で代用したが、本実施の形態３においては、側面（二面）を筐体の内面（側面）で代用した。図８～図９は、本発明の実施の形態３にかかる空冷式リアクトルについて説明するためのもので、図８は空冷式リアクトルの平面図、図９は図８のＣ－Ｃ線による断面図であって、空冷式リアクトルを正面から見たときの断面図である。なお、実施の形態１あるいは２で説明した部材と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
　図８および図９に示すように、本実施の形態３にかかる空冷式リアクトル１００では、リアクトル部１の正面および背面側には、専用の風洞材１９を設けて風洞を構成する。これにより、本実施の形態３では、リアクトル部専用の風洞９の一部を省略することが出来る。
　そして、本実施の形態３でも、実施の形態１あるいは２と同様、風洞となる筐体１０の側面（内面）および風洞材１９は、リアクトル部１の外周から１０～１００ｍｍ程度離れた位置に配置する。そして、遮風板８は、上部開口面積の１０～６０％を覆い、リアクトル部１のコイル２の高さの１０～１２０％に相当する位置に配置するような構造となっている。
　以上のように、本実施の形態３にかかる空冷式リアクトル１００によれば、風洞の少なくとも一部（本実施の形態では側面）が、当該空冷式リアクトル１００を収納する筐体１０の内面によって形成されているので、リアクトル部１専用の風洞９の一部を省略することができる。
　実施の形態４．
　上記実施の形態２においては、リアクトル部を囲む風洞すべて（四面）を筐体の内面で代用したが、本実施の形態４においては、正面と背面（二面）を筐体の内面で代用した。図１０～図１１は、本発明の実施の形態４にかかる空冷式リアクトルについて説明するためのもので、図１０は空冷式リアクトルの平面図、図１１は図１０のＤ－Ｄ線による断面図であって、空冷式リアクトルを正面から見たときの断面図である。なお、実施の形態１～３で説明した部材と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
　図１０および図１１に示すように、本実施の形態４にかかる空冷式リアクトル１００では、リアクトル部１の側面側には、専用の風洞材１９を設けて風洞を構成する。これにより、本実施の形態４では、リアクトル部専用の風洞９の一部を省略することが出来る。
　そして、本実施の形態４でも、実施の形態１～３と同様、風洞となる筐体１０の正面と背面（内面）および風洞材１９は、リアクトル部１の外周から１０～１００ｍｍ程度離れた位置に配置する。そして、遮風板８は、上部開口面積の１０～６０％を覆い、リアクトル部１のコイル２の高さの１０～１２０％に相当する位置に配置するような構造となっている。
　以上のように、本実施の形態４にかかる空冷式リアクトル１００によれば、風洞の少なくとも一部（本実施の形態では正面と背面）が、当該空冷式リアクトル１００を収納する筐体１０の内面によって形成されているので、リアクトル部１専用の風洞９の一部を省略することができる。
１：リアクトル部、２：コイル、２ｉ：コイルの内層、
２ｘ：コイルの外層、３：コア、３ｂ：継鉄部（地側）、３ｃ：脚部、
３ｔ：継鉄部（天側）、４：支持構造部材、４ｈ：通風口、
５：コイル支持部材、６：スペーサ、８：遮風板、９：風洞、
１０：筐体、１１：架台、１９：風洞材、１００：空冷式リアクトル、
Ｆｃ１：リアクトル部外側流路、
Ｆｃ２、Ｆｃ３：コイル内流路（内部間隙）、ＦｃＨ：通風口部の流路。

Claims (5)

  1. 　間隔をあけて相対向する脚部と、前記相対向する脚部の両端をそれぞれ結ぶ継鉄部とを有するコアと、
    　前記相対向する脚部のそれぞれを囲むように配置された対をなすコイルと、
    　前記対をなすコイルに対して絶縁距離を保持しながら、前記継鉄部のうちの一方から前記対をなすコイルの少なくとも一部を囲み、前記対をなすコイルへの冷却風の流れを前記脚部の延在方向に導く風洞と、
    　前記一方の継鉄部に固定され、前記風洞の内側で前記コアおよび前記対をなすコイルを支持する支持構造部材と、
    　前記対をなすコイルと前記風洞との隙間の一部を遮る遮風板と、を備え、
    　前記対をなすコイルには、それぞれ前記脚部との間、あるいは当該コイルの内部に前記脚部の延在方向に延びる内部間隙が形成され、
    　前記支持構造部材には、前記内部間隙に対応して、前記冷却風を通過させるための通風口が形成されていることを特徴とする空冷式リアクトル。
  2. 　前記遮風板は、前記対をなすコイルと前記風洞との隙間の１０～６０％の部分を遮るように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空冷式リアクトル。
  3. 　前記遮風板は、前記脚部の延在方向において、前記対をなすコイルの前記一方の継鉄部側の端部側から他方の継鉄部に向かって、当該コイルの長さの１０～１２０％に相当する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空冷式リアクトル。
  4. 　前記風洞の少なくとも一部が、当該空冷式リアクトルを収納する筐体の内面によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空冷式リアクトル。
  5. 　回路電圧が６００Ｖ以上、定格電流が５～１００Ａ、駆動周波数が５００～５ｋＨｚに設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空冷式リアクトル。
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