WO2020100247A1 - 車両用変圧器 - Google Patents

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WO2020100247A1
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bellows
cooler
tank
transformer
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French (fr)
Inventor
賜基 速水
敏広 野田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/04—Arrangement or disposition of driving cabins, footplates or engine rooms; Ventilation thereof
    • 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
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle transformer.
  • Patent Document 1 As a prior document disclosing the configuration of a vehicle transformer, there is JP-A-2018-37518 (Patent Document 1).
  • the vehicle transformer described in Patent Document 1 includes a tank, a cooler, a bushing, a conservator, and an oil pump.
  • the tank contains the iron core and the winding together with insulating oil.
  • the conservator has a housing and a metal bellows arranged in the housing. The metal bellows is oil-tightly welded to the housing with one end closed and the other end having a vent hole.
  • the insulating oil is cooled only by the cooler, so there is room for efficient cooling of the insulating oil.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle transformer capable of downsizing a cooler while efficiently cooling insulating oil.
  • the vehicle transformer according to the present invention includes a transformer body, a cooler, and a conservator.
  • the transformer body has an iron core, a winding wound around the iron core, and a tank that stores the iron core and the winding in a state of being immersed in a refrigerant.
  • the cooler communicates with the inside of the tank and cools the refrigerant by exchanging heat with the outside air.
  • the conservator is provided on the ceiling of the tank, and has a metal bellows filled with the refrigerant therein.
  • the transformer main body and the cooler are arranged side by side along the traveling direction of the vehicle on the roof of the vehicle.
  • the bellows expands and contracts at a position above the ceiling of the tank according to the volume change of the refrigerant.
  • the outer surface of the bellows is exposed and is in contact with the outside air.
  • the traveling air is used to efficiently cool the insulating oil while cooling it.
  • the vessel can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a side view showing the external appearance of a vehicle equipped with the vehicle transformer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view showing a state in which the bellows of the conservator is contracted in the vehicle transformer according to the first embodiment of the present invention. It is the top view which looked at the transformer for vehicles of Drawing 2 from the arrow III direction.
  • FIG. 3 is a side view showing a state in which the bellows of the conservator is expanded in the vehicle transformer according to the first embodiment of the present invention. It is a side view which expands and shows the V section of the transformer for vehicles of FIG.
  • FIG. 6 is a side view showing a state in which a bellows of a conservator is contracted in the vehicle transformer according to the second embodiment of the present invention. It is the top view which looked at the transformer for vehicles of Drawing 6 from the arrow VII direction. It is a side view which shows the state which the bellows of the conservator extended in the vehicle transformer which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • Embodiment 1. 1 is a side view showing an external appearance of a vehicle equipped with a vehicle transformer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view showing a state in which the bellows of the conservator is contracted in the vehicle transformer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the vehicular transformer of FIG. 2 viewed from the direction of arrow III.
  • FIG. 4 is a side view showing a state in which the bellows of the conservator is expanded in the vehicle transformer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged side view showing the V portion of the vehicle transformer of FIG.
  • vehicle transformer 100 includes transformer main body 110, cooler 120, and conservator 140.
  • the transformer main body 110 has an iron core, a winding wound around the iron core, and a tank 111 that stores the iron core and the winding in a state of being immersed in a refrigerant.
  • the cooler 120 communicates with the inside of the tank 111 and cools the refrigerant by exchanging heat with the outside air.
  • the conservator 140 is provided on the ceiling 111c of the tank 111, and has a metal bellows 141 filled with the refrigerant therein.
  • the transformer main body 110 and the cooler 120 are arranged side by side on the roof of the vehicle 10 along the traveling direction 1 of the vehicle 10.
  • the bellows 141 expands and contracts at a position above the ceiling 111c of the tank 111 according to the volume change of the refrigerant.
  • the outer surface of the bellows 141 is exposed and is in contact with the outside air.
  • the traveling direction 1 of the vehicle 10 is a direction along a rail 20 on which the vehicle 10 travels.
  • a direction orthogonal to the traveling direction 1 of the vehicle 10 is referred to as an orthogonal direction 2.
  • the tank 111 of the transformer body 110 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape. Specifically, as shown in FIG. 3, the central portion of the tank 111 in the orthogonal direction 2 has a width in the traveling direction 1, a length in the orthogonal direction 2, and a height in the vertical direction of the vehicle 10. Is larger than both ends of the tank 111 in the orthogonal direction 2.
  • the ceiling 111c of the tank 111 is the ceiling of the central portion of the tank 111 in the orthogonal direction 2 and is positioned substantially horizontally.
  • a conservator 140 is provided on the ceiling 111c of the tank 111. Specifically, an opening is provided in the ceiling 111c of the tank 111.
  • the bellows 141 of the conservator 140 is attached to the edge of the opening of the ceiling 111c of the tank 111.
  • one end of the tank 111 in the orthogonal direction 2 is connected to the cooler 120 by the first pipe 131.
  • the other end of the tank 111 in the orthogonal direction 2 is connected to the cooler 120 by the second pipe 132.
  • the refrigerant is forcedly circulated between the tank 111 and the cooler 120 through the first pipe 131 and the second pipe 132.
  • the cooler 120 is configured so that traveling wind flows therethrough. Inside the cooler 120, the refrigerant is cooled by heat exchange between the outside air and the refrigerant that is forcedly circulated.
  • the refrigerant is insulating oil.
  • the cooler 120 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape.
  • the cooler 120 is arranged to face the center of the tank 111 in the traveling direction 1 of the vehicle 10.
  • the length L3 of the cooler 120 is equal to the length of the central portion of the tank 111.
  • the cooler 120 is higher than the central portion of the tank 111 in the vertical direction.
  • vehicle transformer 100 includes only one cooler 120, the number of coolers 120 included in vehicle transformer 100 is not limited to one, and a plurality of coolers 120 may be provided. Good.
  • the conservator 140 includes a bellows 141 and a top plate 142.
  • the bellows 141 is configured such that a plurality of annular metal plates arranged so as to be overlapped with each other are joined by alternately welding the inner peripheral side and the outer peripheral side of vertically adjacent metal plates to each other, as shown in FIG. It is configured to be expandable / contractible in the expansion / contraction direction 3 shown.
  • the bellows 141 has a quadrangular outer shape including a pair of sides extending in the orthogonal direction 2 with a space therebetween in the traveling direction 1 of the vehicle 10 when viewed from the expansion / contraction direction 3 of the bellows 141. Specifically, as shown in FIG. 3, the pair of sides is located on the first side 141a located on the cooler 120 side and on the side opposite to the cooler 120 side in the traveling direction 1 of the vehicle. The second side 141b.
  • the quadrangular shape of the outer shape of the bellows 141 further includes a third side 141c and a fourth side 141d extending in the traveling direction 1 of the vehicle at intervals in the orthogonal direction 2.
  • the outer shape of the bellows 141 when viewed from the expansion / contraction direction 3 of the bellows 141 is not limited to a quadrangle shape including a pair of sides extending in the orthogonal direction 2 with an interval in the traveling direction 1 of the vehicle 10, and the vehicle 10 is not limited thereto. It may have a quadrangular shape in which all sides intersect with the traveling direction 1, or may have a polygonal shape, a triangular shape, or a circular shape.
  • the top plate 142 is welded to the upper end of the bellows 141 to form a sealed space inside the bellows 141.
  • the top plate 142 has a quadrangular outer shape that is substantially the same as the outer shape of the bellows 141 when viewed from the expansion / contraction direction 3 of the bellows 141, and is provided with a cruciform bulging portion that bulges upward.
  • the lower end of the bellows 141 is welded to the edge of the opening of the ceiling 111c of the tank 111.
  • the portion located on the cooler 120 side in the traveling direction 1 of the vehicle 10 is on the side opposite to the cooler 120 side. It is one step lower than where it is located.
  • the annular metal plate located at the lower end of the bellows 141 becomes thinner toward the cooler 120 side in the traveling direction 1 of the vehicle 10, and the thickness at the end on the cooler 120 side is substantially the same. It is 0.
  • the expansion / contraction direction 3 of the bellows 141 is inclined toward the cooler 120 side with respect to the ceiling 111c of the tank 111. Therefore, the first side 141a of the bellows 141 is always located below the second side 141b regardless of the expansion and contraction of the bellows 141.
  • the expansion / contraction direction 3 of the bellows 141 may be parallel to the vertical direction.
  • each of the plurality of surfaces 141f that constitute a portion of the bellows 141 that extends in the orthogonal direction 2 and that fold each other when the bellows 141 contracts has a wavy shape when viewed from the orthogonal direction 2. is there. Specifically, each of the plurality of annular metal plates forming the bellows 141 is bent in a zigzag shape when viewed in the orthogonal direction 2. Note that each of the plurality of surfaces 141f may be a flat surface.
  • the operation of the vehicle transformer 100 according to the first embodiment of the present invention will be described.
  • the temperature of the refrigerant in the tank 110 rises and the refrigerant expands, the refrigerant flows into the bellows 141 of the conservator 140, and the bellows 141 expands as shown in FIG. Since the bellows 141 projects from the ceiling 111c of the tank 111, the outer surface of the bellows 141 and the traveling wind can be brought into contact with each other.
  • the vehicle transformer 100 By ensuring contact between the traveling wind generated when the vehicle 10 travels and the bellows 141, the refrigerant flowing into the bellows 141 can be cooled by heat exchange with the traveling wind. As a result, the vehicle transformer 100 according to the present embodiment can efficiently use the traveling wind to cool the refrigerant.
  • the surface area where the outer surface of the bellows 141 contacts the traveling wind becomes larger than that in the contracted state of the bellows 141.
  • the high temperature refrigerant can be cooled more effectively.
  • the cooling performance required for the cooler 120 can be reduced, so that the cooler 120 can be downsized.
  • transformer main body 110 and cooler 120 are arranged side by side on the roof of vehicle 10 along traveling direction 1 of vehicle 10.
  • traveling direction 1 of vehicle 10 In orthogonal direction 2, first side 141a and Since the length of each of the two sides 141b is shorter than the length of the outer shape of the cooler 120, traveling wind that flows along each of the third side 141c and the fourth side 141d can pass through the cooler 120. As a result, traveling wind that passes through the cooler 120 can be secured.
  • the expansion / contraction direction 3 of the bellows 141 is inclined toward the cooler 120 side with respect to the ceiling 111c of the tank 111, as shown in FIG. 4, the third side 141c and the fourth side The traveling wind W1 flowing along each of the 141d can be guided toward the cooler 120. As a result, the traveling wind passing through the cooler 120 can be increased and the cooling performance of the cooler 120 can be improved.
  • each of the plurality of surfaces 141f that form a portion of the bellows 141 that extends in the orthogonal direction 2 and that fold each other when the bellows 141 contracts is corrugated when viewed in the orthogonal direction 2.
  • the contact area between the traveling wind and the bellows 141 can be increased.
  • the traveling wind that collides with the plurality of surfaces 141f can be made turbulent to improve the heat exchange efficiency between the traveling wind and the outer surface of the bellows 141.
  • the cooling air can be efficiently used in the cooler 120 to cool the refrigerant.
  • Embodiment 2 a vehicle transformer according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the vehicle transformer according to the second embodiment of the present invention is different from the vehicle transformer 100 according to the first embodiment of the present invention only in the outer shape of the bellows viewed from the expansion / contraction direction of the bellows, and therefore The description of the same structure as the vehicle transformer 100 according to the first embodiment will not be repeated.
  • FIG. 6 is a side view showing a state in which the bellows of the conservator is contracted in the vehicle transformer according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of the vehicular transformer of FIG. 6 viewed from the direction of arrow VII.
  • FIG. 8 is a side view showing a state in which the bellows of the conservator is expanded in the vehicle transformer according to the second embodiment of the present invention.
  • vehicle transformer 200 includes transformer body 110, cooler 120, and conservator 240.
  • the conservator 240 includes a bellows 241 and a top plate 142.
  • the bellows 241 has a quadrangular outer shape including a pair of sides extending in the orthogonal direction 2 with an interval in the traveling direction 1 of the vehicle 10 when viewed from the expansion / contraction direction 3 of the bellows 241. Specifically, as shown in FIG. 7, the pair of sides is located on the first side 241a located on the cooler 120 side and on the side opposite to the cooler 120 side in the traveling direction 1 of the vehicle. The second side 241b.
  • the quadrangular shape of the outer shape of the bellows 241 further includes a third side 241c and a fourth side 241d extending in the traveling direction 1 of the vehicle at intervals in the orthogonal direction 2.
  • the quadrangular shape of the outer shape of the bellows 241 is trapezoidal. As shown in FIG. 7, when the length of the first side 241a is L4 and the length of the second side 241b is L2, L4 ⁇ L2 ⁇ L3. That is, in the orthogonal direction 2, the length of each of the first side 241a and the second side 241b is shorter than the length of the outer shape of the cooler 120, and the first side 241a is shorter than the second side 241b.
  • each of the third side 241c and the fourth side 241d can be inclined so as to face the central portion of the cooler 120 when viewed from the expansion / contraction direction 3 of the bellows 241.
  • a larger amount of traveling wind W2 flowing along each of the third side 241c and the fourth side 241d can be guided toward the cooler 120.
  • the traveling wind passing through the cooler 120 can be increased and the cooling performance of the cooler 120 can be improved.

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Abstract

車両用変圧器は、変圧器本体(１１０)と、冷却器(１２０)と、コンサベータ(１４０)とを備える。変圧器本体(１１０)は、鉄心、鉄心に巻き回された巻線、および、鉄心と巻線とを冷媒に浸漬した状態で収納するタンク(１１１)を有する。冷却器(１２０)は、タンク(１１１)内に連通し、外気との熱交換によって上記冷媒を冷却する。コンサベータ(１４０)は、タンク(１１１)の天井(１１１ｃ)に設けられ、内部に上記冷媒が充填された金属製のベローズ(１４１)を有する。変圧器本体(１１０)および冷却器(１２０)は、車両の屋根上において車両の進行方向に沿って並んで配置されている。ベローズ(１４１)は、上記冷媒の体積変化に応じてタンク(１１１)の天井(１１１ｃ)の上方の位置にて伸縮する。ベローズ(１４０)の外表面は、露出して外気と接している。

Description

車両用変圧器
　本発明は、車両用変圧器に関する。
　車両用変圧器の構成を開示した先行文献として、特開２０１８－３７５１８号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された車両用変圧器は、タンク、冷却器、ブッシング、コンサベータおよび油ポンプを備えている。タンクは、鉄心および巻線を絶縁油とともに収納している。コンサベータは、筐体、および、筐体内に配置された金属製のベローズを有している。金属製のベローズは、一端側が封鎖され、他端側が通気孔を有する状態で筐体に油密溶接されている。
特開２０１８－３７５１８号公報
　特許文献１に記載された車両用変圧器においては、絶縁油の冷却を冷却器のみで行なっているため、絶縁油を効率よく冷却できるようにする余地がある。
　本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、絶縁油を効率よく冷却しつつ冷却器を小型化できる車両用変圧器を提供することを目的とする。
　本発明に基づく車両用変圧器は、変圧器本体と、冷却器と、コンサベータとを備える。変圧器本体は、鉄心、鉄心に巻き回された巻線、および、鉄心と巻線とを冷媒に浸漬した状態で収納するタンクを有する。冷却器は、タンク内に連通し、外気との熱交換によって上記冷媒を冷却する。コンサベータは、タンクの天井に設けられ、内部に上記冷媒が充填された金属製のベローズを有する。変圧器本体および冷却器は、車両の屋根上において車両の進行方向に沿って並んで配置されている。ベローズは、上記冷媒の体積変化に応じてタンクの天井の上方の位置にて伸縮する。ベローズの外表面は、露出して外気と接している。
　本発明によれば、金属製のベローズの外表面が露出して外気と接しているため、走行風とベローズとの接触を確保し、走行風を利用して絶縁油を効率よく冷却しつつ冷却器を小型化できる。
本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器を搭載した車両の外観を示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器においてコンサベータのベローズが収縮した状態を示す側面図である。 図２の車両用変圧器を矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。 本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器においてコンサベータのベローズが伸長した状態を示す側面図である。 図４の車両用変圧器のＶ部を拡大して示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器においてコンサベータのベローズが収縮した状態を示す側面図である。 図６の車両用変圧器を矢印ＶＩＩ方向から見た平面図である。 本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器においてコンサベータのベローズが伸長した状態を示す側面図である。
　以下、本発明の各実施の形態に係る車両用変圧器について図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器を搭載した車両の外観を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器においてコンサベータのベローズが収縮した状態を示す側面図である。図３は、図２の車両用変圧器を矢印ＩＩＩ方向から見た平面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器においてコンサベータのベローズが伸長した状態を示す側面図である。図５は、図４の車両用変圧器のＶ部を拡大して示す側面図である。
　図１～図５に示すように、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１００は、変圧器本体１１０と、冷却器１２０と、コンサベータ１４０とを備える。変圧器本体１１０は、鉄心、鉄心に巻き回された巻線、および、鉄心と巻線とを冷媒に浸漬した状態で収納するタンク１１１を有する。冷却器１２０は、タンク１１１内に連通し、外気との熱交換によって上記冷媒を冷却する。コンサベータ１４０は、タンク１１１の天井１１１ｃに設けられ、内部に上記冷媒が充填された金属製のベローズ１４１を有する。変圧器本体１１０および冷却器１２０は、車両１０の屋根上において車両１０の進行方向１に沿って並んで配置されている。ベローズ１４１は、上記冷媒の体積変化に応じてタンク１１１の天井１１１ｃの上方の位置にて伸縮する。ベローズ１４１の外表面は、露出して外気と接している。
　以下、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１００の各構成について詳細に説明する。図１に示すように、車両１０の進行方向１は、車両１０が走行するレール２０に沿った方向である。図３に示すように、車両１０の進行方向１に直交する方向を、直交方向２とする。
　変圧器本体１１０のタンク１１１は、略直方体状の外形を有している。具体的には、図３に示すように、直交方向２におけるタンク１１１の中央部は、車両１０の進行方向１の幅、直交方向２の長さ、および、上下方向の高さの各々の寸法において、直交方向２におけるタンク１１１の両端部の各々より大きい。
　タンク１１１の天井１１１ｃは、直交方向２におけるタンク１１１の中央部の天井であり、略水平に位置している。タンク１１１の天井１１１ｃに、コンサベータ１４０が設けられている。具体的には、タンク１１１の天井１１１ｃに開口が設けられている。タンク１１１の天井１１１ｃの開口の縁に、コンサベータ１４０のベローズ１４１が取り付けられている。
　図３に示すように、直交方向２におけるタンク１１１の一方の端部は、第１配管１３１によって冷却器１２０と接続されている。直交方向２におけるタンク１１１の他方の端部は、第２配管１３２によって冷却器１２０と接続されている。タンク１１１と冷却器１２０との間を、第１配管１３１および第２配管１３２を通じて、冷媒が強制循環させられる。
　冷却器１２０の内部を外気が通流可能である。冷却器１２０は、走行風が内部を通流するように構成されている。冷却器１２０の内部において、外気と強制循環させられている冷媒とが熱交換することにより、冷媒が冷却される。本実施の形態においては、冷媒は絶縁油である。
　冷却器１２０は、略直方体状の外形を有している。冷却器１２０は、車両１０の進行方向１において、タンク１１１の中央部と対向するように配置されている。図３に示すように、直交方向２において、冷却器１２０の長さＬ３は、タンク１１１の中央部の長さと同等である。図２に示すように、上下方向において、冷却器１２０は、タンク１１１の中央部より高い。本実施の形態に係る車両用変圧器１００は、冷却器１２０を１つのみ備えているが、車両用変圧器１００が備える冷却器１２０の数は、１つに限られず、複数であってもよい。
　図１～図４に示すように、コンサベータ１４０は、ベローズ１４１と天板１４２とを含む。ベローズ１４１は、重ね合わせるように配置された環状の複数の金属板が上下方向に互いに隣接する金属板同士の内周側と外周側とを交互に溶接して繋ぎ合わせられることにより、図４に示す伸縮方向３に伸縮可能に構成されている。
　ベローズ１４１は、ベローズ１４１の伸縮方向３から見て、互いに車両１０の進行方向１に間隔をあけて直交方向２に延在する１対の辺を含む四角形状の外形を有している。具体的には、図３に示すように、上記１対の辺は、車両の進行方向１において、冷却器１２０側に位置する第１辺１４１ａ、および、冷却器１２０側とは反対側に位置する第２辺１４１ｂとからなる。ベローズ１４１の外形の上記四角形状は、直交方向２に間隔をあけて車両の進行方向１に延在する、第３辺１４１ｃおよび第４辺１４１ｄをさらに含む。
　本実施の形態においては、ベローズ１４１の外形の上記四角形状は、矩形状である。図３に示すように、第１辺１４１ａの長さをＬ１、第２辺１４１ｂの長さをＬ２とすると、Ｌ１＝Ｌ２＜Ｌ３である。すなわち、直交方向２において、第１辺１４１ａおよび第２辺１４１ｂの各々の長さは、冷却器１２０の外形の長さより短い。
　なお、ベローズ１４１の伸縮方向３から見たベローズ１４１の外形は、互いに車両１０の進行方向１に間隔をあけて直交方向２に延在する１対の辺を含む四角形状に限られず、車両１０の進行方向１に対して全ての辺が交差する四角形状であってもよいし、多角形状、三角形状、または、円形状などでもあってもよい。
　ベローズ１４１の上端に天板１４２が溶接により接合されることにより、ベローズ１４１の内側に密閉空間が形成される。天板１４２は、ベローズ１４１の伸縮方向３から見て、ベローズ１４１の外形と略同一の四角形状の外形を有しており、上方に膨出した十字形の膨出部が設けられている。
　ベローズ１４１の下端は、タンク１１１の天井１１１ｃの開口の縁に、溶接により接合されている。本実施の形態に係る車両用変圧器１００においては、図４に示すように、ベローズ１４１は、車両１０の進行方向１の冷却器１２０側に位置する部分が冷却器１２０側とは反対側に位置する部分より一段低くなっている。
　具体的には、ベローズ１４１の下端に位置する上記環状の金属板は、車両１０の進行方向１の冷却器１２０側に行くにしたがって薄くなって、冷却器１２０側の端部において厚さが略０となっている。その結果、ベローズ１４１の伸縮方向３は、タンク１１１の天井１１１ｃに対して冷却器１２０側に傾斜している。よって、ベローズ１４１の第１辺１４１ａは、ベローズ１４１の伸縮時に関わらず常に第２辺１４１ｂより下方に位置している。なお、ベローズ１４１の伸縮方向３は、上下方向と平行であってもよい。
　図４および図５に示すように、ベローズ１４１における直交方向２に延在する部分を構成し、ベローズ１４１の収縮時に互いに折り重なる複数の面１４１ｆの各々は、直交方向２から見て、波形状である。具体的には、ベローズ１４１を構成する上記環状の複数の金属板の各々が、直交方向２から見て、ジグザグに曲折している。なお、複数の面１４１ｆの各々が、平坦面であってもよい。
　以下、本発明の実施形態１に係る車両用変圧器１００の動作について説明する。
　タンク１１０内の冷媒の温度が上昇して冷媒が膨張した際には、コンサベータ１４０のベローズ１４１内に冷媒が流入し、図４に示すようにベローズ１４１が伸長する。ベローズ１４１がタンク１１１の天井１１１ｃから突出していることにより、ベローズ１４１の外表面と走行風とを接触させることができる。
　車両１０が走行した際に生ずる走行風とベローズ１４１との接触を確保することにより、ベローズ１４１の内部に流入した冷媒を、走行風との熱交換によって冷却することができる。その結果、本実施の形態に係る車両用変圧器１００は、走行風を効率良く利用して冷媒を冷却することができる。
　特に、高温の冷媒がベローズ１４１に流入してベローズ１４１が伸長した状態においては、ベローズ１４１の外表面と走行風とが接触する表面積が、ベローズ１４１が収縮した状態に比較して大きくなるため、より効果的に高温の冷媒を冷却することができる。
　タンク１１０内の冷媒の温度が下降して冷媒が収縮した際には、ベローズ１４１の内部から冷媒がタンク１１０内に流出し、図２に示すようにベローズ１４１が収縮する。
　上記のように、コンサベータ１４０によって冷媒を冷却することにより、冷却器１２０に求められる冷却性能を低減することができるため、冷却器１２０を小型化することができる。
　本実施の形態においては、変圧器本体１１０および冷却器１２０が、車両１０の屋根上において車両１０の進行方向１に沿って並んで配置されており、直交方向２において、第１辺１４１ａおよび第２辺１４１ｂの各々の長さが冷却器１２０の外形の長さより短いため、第３辺１４１ｃおよび第４辺１４１ｄの各々に沿うように流れる走行風が、冷却器１２０を通過することができる。これにより、冷却器１２０を通過する走行風を確保することができる。
　本実施の形態においては、ベローズ１４１の伸縮方向３が、タンク１１１の天井１１１ｃに対して冷却器１２０側に傾斜していることにより、図４に示すように、第３辺１４１ｃおよび第４辺１４１ｄの各々に沿うように流れる走行風Ｗ１を冷却器１２０に向けて誘導することができる。これにより、冷却器１２０を通過する走行風を増やして、冷却器１２０の冷却性能を高めることができる。
　本実施の形態においては、ベローズ１４１における直交方向２に延在する部分を構成し、ベローズ１４１の収縮時に互いに折り重なる複数の面１４１ｆの各々が、直交方向２から見て、波形状であることにより、走行風とベローズ１４１との接触面積を増やすことができる。また、複数の面１４１ｆに衝突した走行風を乱流にして、走行風とベローズ１４１の外表面での熱交換効率を向上することができる。これにより、冷却器１２０において走行風を効率良く利用して冷媒を冷却することができる。
　実施の形態２．
　以下、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器について図面を参照して説明する。本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器は、ベローズの伸縮方向から見たベローズの外形のみ、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１００と異なるため、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１００と同様である構成については説明を繰り返さない。
　図６は、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器においてコンサベータのベローズが収縮した状態を示す側面図である。図７は、図６の車両用変圧器を矢印ＶＩＩ方向から見た平面図である。図８は、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器においてコンサベータのベローズが伸長した状態を示す側面図である。
　図６～図８に示すように、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器２００は、変圧器本体１１０と、冷却器１２０と、コンサベータ２４０とを備える。コンサベータ２４０は、ベローズ２４１と天板１４２とを含む。
　ベローズ２４１は、ベローズ２４１の伸縮方向３から見て、互いに車両１０の進行方向１に間隔をあけて直交方向２に延在する１対の辺を含む四角形状の外形を有している。具体的には、図７に示すように、上記１対の辺は、車両の進行方向１において、冷却器１２０側に位置する第１辺２４１ａ、および、冷却器１２０側とは反対側に位置する第２辺２４１ｂとからなる。ベローズ２４１の外形の上記四角形状は、直交方向２に間隔をあけて車両の進行方向１に延在する、第３辺２４１ｃおよび第４辺２４１ｄをさらに含む。
　本実施の形態においては、ベローズ２４１の外形の上記四角形状は、台形状である。図７に示すように、第１辺２４１ａの長さをＬ４、第２辺２４１ｂの長さをＬ２とすると、Ｌ４＜Ｌ２＜Ｌ３である。すなわち、直交方向２において、第１辺２４１ａおよび第２辺２４１ｂの各々の長さは、冷却器１２０の外形の長さより短く、かつ、第１辺２４１ａは、第２辺２４１ｂより短い。
　これにより、図７に示すように、ベローズ２４１の伸縮方向３から見て、第３辺２４１ｃおよび第４辺２４１ｄの各々を冷却器１２０の中央部に向くように傾斜させることができるため、図８に示すように、第３辺２４１ｃおよび第４辺２４１ｄの各々に沿うように流れる走行風Ｗ２をより多く冷却器１２０に向けて誘導することができる。これにより、冷却器１２０を通過する走行風を増やして、冷却器１２０の冷却性能を高めることができる。
　上述した実施の形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。
　なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではない。また、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　１０　車両、２０　レール、１００，２００　車両用変圧器、１１０　変圧器本体、１１１　タンク、１１１ｃ　天井、１２０　冷却器、１３１　第１配管、１３２　第２配管、１４０，２４０　コンサベータ、１４１，２４１　ベローズ、１４１ａ，２４１ａ　第１辺、１４１ｂ，２４１ｂ　第２辺、１４１ｃ，２４１ｃ　第３辺、１４１ｄ，２４１ｄ　第４辺。

Claims (5)

  1. 　鉄心、該鉄心に巻き回された巻線、および、前記鉄心と前記巻線とを冷媒に浸漬した状態で収納するタンクを有する変圧器本体と、
    　前記タンク内に連通し、外気との熱交換によって前記冷媒を冷却する冷却器と、
    　前記タンクの天井に設けられ、内部に前記冷媒が充填された金属製のベローズを有するコンサベータとを備え、
    　前記変圧器本体および前記冷却器は、車両の屋根上において該車両の進行方向に沿って並んで配置されており、
    　前記ベローズは、前記冷媒の体積変化に応じて前記タンクの前記天井の上方の位置にて伸縮し、
    　前記ベローズの外表面は、露出して外気と接している、車両用変圧器。
  2. 　前記ベローズは、前記ベローズの伸縮方向から見て、互いに前記車両の進行方向に間隔をあけて前記車両の進行方向に直交する方向に延在する１対の辺を含む四角形状の外形を有し、
    　前記車両の進行方向に直交する方向において、前記１対の辺の各々の長さは、前記冷却器の外形の長さより短い、請求項１に記載の車両用変圧器。
  3. 　前記１対の辺のうち、前記車両の進行方向において冷却器側に位置する第１辺は、前記冷却器側とは反対側に位置する第２辺より短い、請求項２に記載の車両用変圧器。
  4. 　前記ベローズにおける前記車両の進行方向に直交する方向に延在する部分を構成し、前記ベローズの収縮時に互いに折り重なる複数の面の各々は、前記車両の進行方向に直交する方向から見て、波形状である、請求項２または請求項３に記載の車両用変圧器。
  5. 　前記ベローズの伸縮方向は、前記タンクの前記天井に対して冷却器側に傾斜している、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用変圧器。
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