(57)【要約】【課題】機器のコンパクト化に寄与しつつ騒音防止効果が得ることができる電機機器を提供する。【解決手段】電機機器は、容器と補強部を備える。容器は境界となる辺を有しこの辺に隣接する少なくとも２つの板面を有しこれら板面で振動源を囲うように収容する。補強部は２つの板面それぞれに接合される部位を有し、容器の各辺付近において２つの板面を支持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する少なくとも２つの板部材を有しこれら板部材で振動源を囲うように収容した容器と、
前記２つの板部材それぞれに接合される部位を有し、前記容器の端部において前記部位で前記２つの板部材を支持する補強部と
を具備する電機機器。
【請求項２】
前記補強部は、
前記容器の前記２つの板部材に内接および／または外接して前記２つの板部材を支持する請求項１記載の電機機器。
【請求項３】
前記補強部は、
前記容器の縁部に配置され、前記容器上部の前記板部材と前記容器側部の板部材および／または前記容器底部の板部材と前記容器側部の板部材に一方の板面を固着し他方の板面を前記容器の板部材の面から突出させた山形鋼と、
前記容器の縁部に配置され、前記容器の各板部材から突出した前記山形鋼の他方の板面に外接して前記２つの板部材を支持する三角鋼板と
から構成される外側補強部材を具備する請求項１記載の電機機器。
【請求項４】
前記補強部は、
前記容器の縁部に配置され、前記容器上部の板部材と前記容器側部の板部材および／または前記容器底部の板部材と前記容器側部の板部材に内接して前記２つの板部材を支持する内側補強部材をさらに具備する請求項３記載の電機機器。
【請求項５】
前記容器の高さを１００％としたときに、前記容器底部から前記補強部の高さをほぼ１０％程度とした請求項１または２いずれか記載の電機機器。
【請求項６】
前記容器上部の前記板部材の幅を１００％としたときに、前記板部材に固着されている側の前記山形鋼の板面の幅をほぼ１０％程度とした請求項３記載の電機機器。
【請求項７】
前記容器側部の板部材の外面の前記振動源と対応する位置に配置された側板補強部材を具備する請求項１乃至５いずれか１項に記載の電機機器。
【請求項８】
前記上板の外面の前記振動源と対応する位置に配置された上板補強部材を具備する請求項１乃至６いずれか１項に記載の電機機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電機機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から騒音規制が厳しくなっており、変圧器やリアクトルなどの静止誘導電機（以下「電機機器」と称す）には低騒音化の対策が強く望まれている。
【０００３】
通常、電機機器は、冷却用の絶縁媒質を封入したタンクに収容されているが、構造上、電機機器本体の振動がタンクに伝播し、タンクの側面が振動して周囲に音を放射するためにタンクから放射音（騒音）が発生する。
【０００４】
この放射音（騒音）の拡散を防止する技術として、例えばタンクの周囲に防音カバーなどの遮音壁を設けることが知られているが、この場合、電機機器の据え付け面積を広く要することからタンクの外側へのカバーの設置はできればしたくない。
【０００５】
最近では、タンクまたはカバーなどの防音壁の側面に共鳴型の消音装置を取り付けることで、消音効果を得る技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２１２３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、発音源はさまざまな振動モード、周波数で振動を起こすため、従来の技術のように、タンクの一定の位置に共鳴型の消音装置を取り付けるだけでは、タンクの振動が減衰（収束）せず、事前に予測したような騒音防止効果があがらないという問題があった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、機器のコンパクト化に寄与しつつ騒音防止効果が得られる電機機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の電機機器は、容器と補強部を備える。容器は境界となる辺を有しこの辺に隣接する少なくとも２つの板面を有しこれら板面で振動源を囲うように収容する。補強部は２つの板面それぞれに接合される部位を有し、容器の各辺付近において２つの板面を支持する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、機器のコンパクト化に寄与しつつ騒音防止効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の静止誘導電機の構成を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第２実施形態の静止誘導電機の構成を示す平面図である。
【図４】第３実施形態の静止誘導電機の構成を示す平面図である。
【図５】第４実施形態の静止誘導電機の構成を示す側面図である。
【図６】図５の静止誘導電機の平面図である。
【図７】第５実施形態の静止誘導電機の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の静止誘導電機の構成を示す図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
図１，図２に示すように、この第１実施形態の静止誘導電機は、基礎６に溝形鋼７を介して固定された容器としてのタンク４と、このタンク４に収容された発音源（振動源または騒音源などともいう）としての電機機器本体１とを備える。
【００１３】
電機機器本体１は、鉄心２、巻線としてのコイル３を有する変圧器（トランス）である。タンク４は、鉄板などにより直方体（矩形）の形状に構成された壁面（底板９ａ、側板９ｂ、上板９ｃ）を有し、壁面（底板９ａ、側板９ｂ、上板９ｃ）で内部が密閉されている。壁面には、内部からの圧力に耐えるように数本のＨ鋼，Ｌ鋼などの補強部材により補強リブが縦方向もしくは横方向に配置されている。
【００１４】
タンク４内には、冷却用の絶縁油または絶縁ガスなどの絶縁媒質５が封入されている。またタンク４内のほぼ中央の位置には、コイル３が巻回された鉄心２が収納されている。なおこの例は、鉄心２が１つの場合の例であるが、複数の場合（図５、図６に例示）もある。
【００１５】
タンク４の壁面の一部を構成する上板９ｃの上面のほぼ中央部には中空の角形鋼管１１が水平（横方向）に配設されている。
またタンク４の壁面の一部を構成する側板９ｂの外面（側面）には、ほぼ中央付近に中空の角形鋼管１２が水平（横方向）にタンク４の周囲に鉢巻状に巻き付けるように配設されている。
【００１６】
すなわちタンク４は境界となる辺（縁部または角部の尾根線）を有しこの辺（縁部または角部）に隣接する少なくとも２つの板部材（底板９ａと側板９ｂ、側板９ｂと上板９ｃ）を有しこれら板部材で振動源である電機機器本体１を囲うように収容している。
【００１７】
角形鋼管１２はタンク４側部の板部材である側板９ｂの外面のコイル３と対応する位置に配置された側板補強部材である。角形鋼管１２はタンク４の高さを１００％としたときに、タンク４の底部から４０％程度（４０％±５％程度）の位置（高さ）に配置するのがよい。
また角形鋼管１２はコイル３の高さを基準とすると、コイル３の高さの中央とほぼ一致する高さでタンク４の側面に配置するのがよい。
【００１８】
角形鋼管１１は上板９ｃの外面のコイル３と対応する位置に配置された上板補強部材である。角形鋼管１１はコイル３の円筒中心の軸線上の上板９ｃの外面の位置に配置するのがよい。また溝形鋼７はコイル３の円筒中心の軸線上の底板９ａの下面の位置に配置するのがよい。
【００１９】
すなわちタンク４は境界となる辺を有しこの辺に隣接する少なくとも２つの板部材（側板９ｂと上板９ｃまたは側板９ｂと底板９ａ）を有しこれら板部材（底板９ａ、側板９ｂ、上板９ｃ）で振動源である電機機器本体１を囲うように収容している。
【００２０】
三角鋼板１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂと山形鋼１０ａ，１０ｂ，１０ｃとで補強部を構成している。補強部はタンク４の辺部（縁部）に配置されている。
【００２１】
三角鋼板１５ａ，１５ｂはタンク４の上面と側面および／または下面と側面に内接して互いの面を支持する内側補強部材である。
【００２２】
山形鋼１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、２つの板面（板材）が側辺部分で９０°の角度で接合されたものであり、上板９ｃと側板９ｂおよび／または底板９ａと側板９ｂにそれぞれ２つの板面（板材）のうちの一つの面が固着されている。
【００２３】
三角鋼板１４ａと山形鋼１０ａと溝型鋼１１は外側下部の補強部材である。三角鋼板１４ｂと山形鋼１０ｂ，１０ｃは外側上部の補強部材である。
【００２４】
下部の山形鋼１０ａを構成する２つの面のうち一方の面が側板９ｂに当接して固着され、他方の面が底板９ａの延長線上に突出している。断面コの字状の溝形鋼７を構成する３つの面のうち中央の面が底板９ａに当接して固着され、他の両側の面の端部が基礎６に固定されている。下部の三角鋼板１４ａは、山形鋼１０ａの突出した面と溝形鋼７の端部の面とを支持する端面を有し、その端面が山形鋼１０ａと溝形鋼７の両方の面に当接して固着されている。
【００２５】
上部の山形鋼１０ｂを構成する２つの面のうち一方の面が側板９ｂに当接して固着され、他方の面が上板９ｃの延長線上に突出している。上部の山形鋼１０ｃを構成する２つの面のうち一方の面が上板９ｃに当接して固着され、他方の面が側板９ｂの延長線上に突出している。上部の三角鋼板１４ｂは、山形鋼１０ｂと山形鋼１０ｃの突出した面を支持する端面を有し、その端面が山形鋼１０ｂ，１０ｃ両方の面に当接して固着されている。
【００２６】
すなわち補強部は、２つの板部材（側板９ｂと上板９ｃまたは側板９ｂと底板９ａ）それぞれに接合される部位（三角鋼板１４ｂの端面または山形鋼１０ａ，１０ｂ，１０ｃの面）を有し、その部位で２つの板部材（側板９ａと上板９ｂまたは側板９ａ底板９ｃ）を直接または山形鋼１０ａ，１０ｂ，１０ｃまたは溝形鋼７を介して支持する。
【００２７】
なお、この例では、タンク４の高さｈを１００％としたときに、タンク４の底部から補強部（山形鋼１０ａ）の高さｈ１をほぼ１０％程度（１０％±５％程度）の高さとしている。またタンク４の上部の板部材である上板９ｃの幅ｂを１００％としたときに、上板９ｃに固着されている側の山形鋼１０ｃの板面の幅ｂ１をほぼ１０％程度（１０％±５％程度）としている。
【００２８】
すなわち、タンク４の高さｈに対して山形鋼１０ａの高さｈ１を概略１０％程度の高さとし、またタンク４の天井部分についてもタンクの上板９ｃ（天井）の幅ｂに対して山形鋼１０ｃの幅ｂ１を概略１０％とすることで、最小限の構造物の追加で音圧が作用するタンク４の面の剛性を高めて板場の剛性を高めることができ、これにより、タンク４の板面の放射面積の大きい１次曲げの変形を抑制し、遮音性を向上することができる。
【００２９】
続いて、この１実施形態の静止誘導電機の作用を説明する。まず振動（騒音）の発生原理について説明する。
【００３０】
タンク４は音波を受けてその板面が波を打つ現象が生じ易く、特定の周波数で透過損失が低下する。これはタンク４の壁面を構成する鉄板の板厚、ヤング率による材料固有のもので、剛性が高いほど固有振動数が発生する。
【００３１】
この現象をコインシデンス効果といい、その周波数をコインシデンス周波数という。物理的には音波が壁面に対し斜めに入射した場合、音波の波長と壁面の屈曲振動（曲げ波）周波数が一致すると壁面が激しく振動し遮音性能が著しく低下する現象である。このコインシデンス効果は、ある周波数（限界周波数）以上で発生し、限界周波数（ｆｃ）は音波の入射角が垂直のときの周波数となり、次式で表される。
【００３２】
ｆｃ ≒ ｛Ｃ^２｝／｛１．８*ｈ*ｃ_ｓ｝
ここで  ｆｃ：限界周波数（Hz）、Ｃ：空気中の音速（m/s）、ｈ：壁厚（m）
ｃ_ｓ：壁の音速（m/s）、^：べき乗
【００３３】
タンク固定端となるように板場の剛性を大きくすることにより、タンク４の板面の放射面積の大きい１次曲げの変形を抑制し、遮音性を向上することができる。
【００３４】
このようにこの第１実施形態によれば、電機機器本体１に発生した振動がタンク４の薄い板面に伝播したときに、その振動により固体表面の振動エネルギーが生じる面を小さくすることで、騒音を抑制することができる。このため、最大騒音レベルＳｍａｘを抑制すれば、タンク４の外への全体の騒音を低減することが可能になる。
【００３５】
またタンク４の板面の騒音が最大レベルとなる位置に補強部材（角形鋼管１１，１２、三角鋼板１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ、山形鋼１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、溝形鋼７等）を配置したことで、振動エネルギーを効果的に吸収し、騒音を低減することができる。
【００３６】
このため、タンク４の外部へ放射される騒音を効果的に低減することができる。しかも、従来のような遮音壁を設置する必要がないため、静止誘導電機の全体の据え付け面積を縮小することが可能であり、機器のコンパクト化に寄与することができる。
【００３７】
すなわち、タンク４の板面および縁部に山形鋼１０ａ，１０ｂ，１０ｃおよび三角鋼板１４ｑ，１４ｂ、１５ａ，１５ｂなどの鋼材からなる補強部を適切に配置し、タンク４の板面に生じる振動エネルギーを吸収することで騒音を抑制することができる。この結果、機器のコンパクト化に寄与しつつタンク４の外部へ放射される騒音を低減することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、図３を参照して第２実施形態を説明する。図３は第２実施形態の静止誘導電機の構成を示す平面図である。なお第２実施形態を説明するにあたり第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００３９】
図３に示すように、この第２実施形態の静止誘導電機は、タンク４の側板９ｂに設けられた補強部を備える。補強部は側板９ｂの外面のほぼ中央部に縦方向に配置された中空の角形鋼管１３と、タンク４の上下の角部内側に設けられた三角鋼板１５ｃと、タンク４の角部外側に設けられた三角鋼板１４ｃおよび山形鋼１０ｄとを備える。
【００４０】
タンク４は境界となる辺を有しこの辺に隣接する少なくとも２つの板面（側板９ｂ）を有しこれら側板９ｂ、底板９ａ、上板９ｃで電機機器本体１を囲うように収容している。
【００４１】
またタンク４の壁面の一部を構成する各側板９ｂのほぼ中央部には中空の角形鋼管１３が垂直（縦方向）に配設されている。
【００４２】
補強部はタンク４の上部端縁部の四角と下部端縁部の四角に配置されている。補強部は三角鋼板１５ｃと三角鋼板１４ｃおよび山形鋼１０ｄとで構成されている。三角鋼板１５ｃはタンク４の２つの側面（側板９ｂ）に内接して互いの面を支持するタンク４内側の補強部材である。
【００４３】
山形鋼１０ｄは２つの板面（板材）が側辺部分で９０°の角度で接合されたものであり、２つの板面のうちの一つの面が側板９ｂに固着されている。換言すると、山形鋼１０ｄを構成する２つの面のうち一方の面が側板９ｂに当接して固着され、他方の面が他の側板９ｂの延長線上に突出している。
【００４４】
三角鋼板１４ｃは２つの山形鋼１０ｄの突出した面を支持する端面を有し、その端面が山形鋼１０ｄ両方の面に当接して溶接などにより固着されている。つまり三角鋼板１４ｃと２つの山形鋼１０ｄとはタンク４外側の補強部材である。
【００４５】
すなわち補強部は２つの板面（側板９ｂ）に接合される部位（三角鋼板１４ｃ，１５ｃの端面と山形鋼１０ｄの面）を有し、その部位で２つの板面（側板９ｂ）を直接または山形鋼１０ｄを介して支持する。
【００４６】
この第２実施形態では、タンク４の内壁側の三角鋼板１５ｃと、タンク４の角部外側の三角鋼板１４ｃおよび山形鋼１０ｄによりタンク４の４角が固定端となるように板場の剛性を高めたことで、タンク４の板面の放射面積の大きい１次曲げの変形を抑制し、遮音性を向上することができる。
【００４７】
このようにこの第２実施形態によれば、三角鋼板１５ｃとタンク４の角部外側の三角鋼板１４ｃおよび山形鋼１０ｄによりタンク４の４角を固定端として板場の剛性を高めつつ各側板９ｂのほぼ中央部に中空の角形鋼管１３を垂直（縦方向）に配設したことで、電機機器本体１に発生した振動がタンク４の薄い鋼板に伝達されたときの固体表面の振動エネルギーが生じる面が小さくなり、騒音を抑制することができる。
【００４８】
（第３実施形態）
続いて図４を参照して第３実施形態を説明する。図４は第３実施形態の静止誘導電機の構成を示す平面図である。なお第３実施形態を説明するにあたり第１実施形態および第２実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００４９】
図４に示すように、この第３実施形態の静止誘導電機は、タンク４の側板９ｂに設けられた補強部を備える。補強部は側板９ｂの外面のほぼ中央部に縦方向に配置された中空の角形鋼管１３と、タンク４の上下の角部内側に所定間隔で垂直に立てて設けられた複数の三角鋼板１６と、タンク４の角部外側に設けられた三角鋼板１４ｃおよび山形鋼１０ｄとを備える。すなわちこの第３実施形態は第２実施形態の角部の三角鋼板１５ｃに代えて複数の三角鋼板１６をタンク４の上下の面の縁部に設けたものである。
【００５０】
この第３実施形態では、タンク４の上下の面の縁部に三角鋼板１６を所定間隔で縦方向に配置しタンク４の角部外側に三角鋼板１４ｃおよび山形鋼１０ｄを設けてタンク４の外側の４角と上下の面の縁部が固定端となるように板場の剛性を高めたことで、タンク４の板面の放射面積の大きい１次曲げの変形を抑制し、遮音性を向上することができる。
【００５１】
このようにこの第３実施形態によれば、タンク４の上下の面の縁部に縦に所定間隔で配置した三角鋼板１６とタンク４の角部外側の三角鋼板１４ｃおよび山形鋼１０ｄとによりタンク４の４角と上下の面の縁部を固定端として板場の剛性を高めつつ各側板９ｂのほぼ中央部に中空の角形鋼管１３を垂直（縦方向）に配設したことで、電機機器本体１に発生した振動がタンク４の薄い鋼板に伝達されたときの固体表面の振動エネルギーが生じる面の剛性が高まり騒音を低減することができる。
【００５２】
（第４実施形態）
図５は第４実施形態の静止誘導電機の構成を示す側方断面図、図６は第４実施形態の静止誘導電機の平面図である。なお第４実施形態を説明するにあたり上記第１乃至第３実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００５３】
図５，図６に示すように、この第４実施形態の静止誘導電機は、列設した複数のコイル３のほぼ中央部から突出した鉄心２を上下から鉄心クランプ１７（鉄心支持部材）で支持するよう構成した電機機器本体１を有する。
【００５４】
この場合、タンク４は、複数のコイル３が列設されている方向の側板９ｂの面が広くなるため、その側板９ｂに一定の間隔ｈ２を隔てて角形鋼管１３を複数配設する。角形鋼管１３は各コイル３の中心軸と対応する側板９ｂの外面に垂直（縦）に配置される。
【００５５】
このようにこの第４実施形態によれば、複数のコイル３を収容する大型のタンク４の場合、複数のコイル３が列設されている方向の側板９ｂの面に複数の角形鋼管１３を所定間隔で配設配置することで、電機機器本体１に発生した振動がタンク４の薄い鋼板に伝達されたときの固体表面の振動エネルギーが生じる面の剛性が高まり騒音を低減することができる。
【００５６】
（第５実施形態）
図７は第５実施形態の静止誘導電機の構成を示す図である。なお第５実施形態を説明するにあたり上記第１乃至第４実施形態と同じ構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００５７】
図７に示すように、この第５実施形態の静止誘導電機は、図２に示したタンク４において角形鋼管１２の一部を分断し、角形鋼管１２が分断されたタンク４の側板９ｂの外面に冷却配管１７を固定するためのフランジ１８（冷却配管固定部材）を設け、このフランジ１８と両側の角形鋼管１２とを溶接するなどして結合してもよい。なおこの例では角形鋼管１２を配置する側板９ｂの中央部付近について説明したが、山形鋼１０ａ〜１０ｄを配置するタンク４の端部（角部）についても適用可能である。
【００５８】
このようにこの第５実施形態によれば、タンク４に冷却配管１７を固定する位置と角形鋼管１２を固定する位置が重複した場合にも角形鋼管１２の一部を分断してその分断位置にフランジ１８を配置し両側の角形鋼管１２と結合することで、固体表面の振動エネルギーが生じる面の剛性が高まり騒音を低減することができる。
【００５９】
以上のように各実施形態によれば、機器のコンパクト化に寄与しつつ騒音防止効果を得ることができる。
【００６０】
上記では本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６１】
上記実施形態では、振動減衰装置１０をタンク４の側面に配置したが、この他、例えばタンク４の底（底面）および／またはタンク４の天井（上面）などに設置してもよい。また上記実施形態では、三角鋼板１５ａ〜１５ｃ、１４ａ〜１４ｃなどを用いたが、四角鋼板を用いてもよい。
また上記実施形態では、外側補強部材（山形鋼１０ａ〜１０ｃ、三角鋼板１４ａ，１４ｂ）と内側補強部材（三角鋼板１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を共に用いた例を示したが、いずれか一方の側の補強部材で振動（騒音）が一定レベル以上低減できれば、両方の補強部材を共に適用する必要はない。
【符号の説明】
【００６２】
１…電機機器本体、２…鉄心、３…コイル、４…タンク、５…絶縁媒質、６…基礎、７…溝形鋼、９ａ…底板、９ｂ…側板、９ｃ…上板、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…山形鋼、１１，１２，１３…角形鋼管、１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃ…三角鋼板、１７…冷却配管、１８…フランジ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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