(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁油の対流を妨げることなく、むしろ対流の向上を図り、また騒音低減を図れる変圧器を提供する。【解決手段】変圧器１は、変圧器タンク１０と、変圧器タンク内部に設けられた変圧器本体３０と、変圧器本体を冷却するための液層部４とで構成されている。変圧器本体と変圧器タンクの内壁との間の底部に不活性ガスの気泡７を排出させる排出口２３を有し、その気泡を浮力により変圧器本体と変圧器タンクの内壁との間の液層部を上部へ移動させるガス排出手段２０を備えている。以上のような構成で、絶縁油の対流を向上させることで冷却効率が上がり、さらには、変圧器本体周辺の気泡により騒音低減をも図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部および側板部で構成された変圧器タンクと、
この変圧器タンクの内部に設けられ、鉄心および巻線で構成された変圧器本体と、
この変圧器本体を冷却するための絶縁性液体で構成された液層部とを備えた変圧器において、
前記変圧器タンクの内部から不活性ガスの気泡を排出させる排出口を有し、前記気泡をその浮力により前記変圧器本体と前記変圧器タンクの内壁との間の液層部を上部へ移動させるガス排出手段を備えたことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
前記排出口は、前記変圧器本体と前記変圧器タンクの内壁との間の底部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記排出口は、前記変圧器本体と前記変圧器タンク内壁との間の底部において、前記変圧器本体に近い位置側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項４】
前記ガス排出手段は、
前記排出口に一端が接続され、不活性ガスが送り出される際の通路となるガス注入管と、
前記ガス注入管の他端に連結され、不活性ガスが前記ガス注入管を通じて排出口へ送り出される際の動力源であるエアポンプと、
前記変圧器タンク内部の液層部の上部に不活性ガスで満たされた気層部と前記エアポンプとを連結する配管とで構成され、
前記不活性ガスは、
前記エアポンプの動力により前記ガス注入管を通路として前記排出口から排出され、浮力により気層部へ移動し、さらに気層部から前記配管を通じて前記エアポンプで吸引され、循環されることを特徴とする請求項１ないし３に記載の変圧器。
【請求項５】
前記変圧器タンクの側板部に放熱器が設けられ、
前記放熱器は、
前記側板部の上部側に設けられ、前記変圧器本体により熱せられた絶縁性液体が前記放熱器に流入する流入管と、
前記側板部の下部側に設けられ、前記放熱器によって冷やされた絶縁性液体が前記変圧器タンクへ流出する流出管とを備え、
前記排出口は前記流出管の絶縁性液体の出口付近に設けられ、
前記排出口の上部に網目状の捕捉箱が設けられたことを特徴とする請求項１ないし４に記載の変圧器。
【請求項６】
前記不活性ガスは、窒素ガスもしくはＳＦ６ガスであることを特徴とする請求項１ないし５に記載の変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄心と巻線とを変圧器タンクの絶縁油内に配置した変圧器において、騒音低減を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連した従来技術として、例えば特許文献１の図１に示されるように、鉄心２と巻線４の周囲は、膜部材Ｍ１でなる袋体Ｂ１で覆われている。このような構成とすることで、主に鉄心２から発せられる液体中を伝播する騒音の振動伝達を低減でき、変圧器の低騒音を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２６９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の図１の構成では、鉄心２と巻線４の周囲は、膜部材Ｍ１でなる袋体Ｂ１で覆われているため、騒音低減は図れるが、熱による絶縁油の対流がこれら袋体Ｂ１で妨げられる。このため、冷却効率が悪化し、鉄心２と巻線４および絶縁油Ｃの温度が上昇する。この結果、絶縁物や絶縁油の劣化速度を早めることとなる。例えば、鉄心と巻線の量を増やせば発熱量が抑えられ、これらの問題を解決できるが、コスト面で大きな負担となる。
【０００５】
本発明は、従来技術のように絶縁油の対流を妨げることなく、むしろ対流の向上を図り、また騒音低減を図れる変圧器を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、
底部および側板部で構成された変圧器タンクと、
この変圧器タンクの内部に設けられ、鉄心および巻線で構成された変圧器本体と、
この変圧器本体を冷却するための絶縁性液体で構成された液層部とを備えた変圧器において、
前記変圧器タンクの内部から不活性ガスの気泡を排出させる排出口を有し、前記気泡をその浮力により前記変圧器本体と前記変圧器タンクの内壁との間の液層部を上部へ移動させるガス排出手段を備えたことを特徴とする変圧器である。
【０００７】
請求項２の発明は、前記排出口は、前記変圧器本体と前記変圧器タンクの内壁との間の底部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の変圧器である。
【０００８】
請求項３の発明は、前記排出口は、前記変圧器本体と前記変圧器タンク内壁との間の底部において、前記変圧器本体に近い位置側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の変圧器である。
【０００９】
請求項４の発明は、
前記ガス排出手段は、
前記排出口に一端が接続され、不活性ガスが送り出される際の通路となるガス注入管と、
前記ガス注入管の他端に連結され、不活性ガスが前記ガス注入管を通じて排出口へ送り出される際の動力源であるエアポンプと、
前記変圧器タンク内部の液層部の上部に不活性ガスで満たされた気層部と前記エアポンプとを連結する配管とで構成され、
前記不活性ガスは、
前記エアポンプの動力により前記ガス注入管を通路として前記排出口から排出され、浮力により気層部へ移動し、さらに気層部から前記配管を通じて前記エアポンプで吸引され、循環されることを特徴とする請求項１ないし３に記載の変圧器である。
【００１０】
請求項５の発明は、
前記変圧器タンクの側板部に放熱器が設けられ、
前記放熱器は、
前記側板部の上部側に設けられ、前記変圧器本体により熱せられた絶縁性液体が前記放熱器に流入する流入管と、
前記側板部の下部側に設けられ、前記放熱器によって冷やされた絶縁性液体が前記変圧器タンクへ流出する流出管とを備え、
前記排出口は前記流出管の絶縁性液体の出口付近に設けられ、
前記排出口の上部に網目状の捕捉箱が設けられたことを特徴とする請求項１ないし４に記載の変圧器である。
【００１１】
請求項６の発明は、前記不活性ガスは、窒素ガスもしくはＳＦ６ガスであることを特徴とする請求項１ないし５に記載の変圧器である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁油の対流を向上させたことで冷却効率が上がり、さらには、変圧器本体周辺の気泡により騒音低減をも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態における変圧器の正面断面図を示したものである。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面矢視図を示したものである。
【図３】気泡による騒音低減の説明を図として示したものである。
【図４】本発明の第２の実施形態における変圧器の正面断面図を示したものである。
【図５】図４の破線の円で囲っている部分の拡大斜視図として示したものである（但し、変圧器タンクを示す図は省略している）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
以下、図１ないし図２を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１５】
図１ないし図２において、変圧器１は、変圧器タンク１０と、変圧器タンク１０の内部に設けられた変圧器本体３０と、変圧器本体３０を冷却するための液層部４とで構成されている。変圧器タンク１０は、側板部１１と底部１２とで構成されており、また変圧器本体３０は鉄心３１と巻線３２とで構成されている。
【００１６】
液層部４は、変圧器本体３０を冷却するための絶縁性液体である絶縁油などで構成され、また液層部４の上部には、気層部５が設けられている。
【００１７】
屋内等で設置された状態での運転時には、変圧器本体３０の鉄心３１が励磁され、その際に発生する騒音が周囲に伝播される。一般に変圧器の容量が大きくなればなるほど騒音値が大きくなり、大きな騒音として周囲に伝播される。
【００１８】
また、変圧器本体３０に負荷が接続されれば、それに伴い巻線３２に負荷電流が流れ、負荷損による熱が発生する。鉄心にも印加時から無負荷損が発生しているため、これら変圧器本体３０に発生する熱は、液層部４の絶縁油で冷却される。
【００１９】
絶縁油で冷却する際には、変圧器本体３０付近にある絶縁油が温まり上昇する。この絶縁油が気層部５付近もしくは変圧器タンク１０の上部の側板部１１付近まで上昇すれば、そこで一旦冷やされ、側板部１１の内壁付近を伝って下降する。そして、再び絶縁油は変圧器本体３０付近で温められ上昇することで、変圧器タンク１０内の液層部４内で絶縁油の対流が発生する。この対流により変圧器本体３０は、過度に熱が篭らないよう外部へ放熱される。
【００２０】
ここでガス排出手段２０について説明する。
【００２１】
ガス排出手段２０は、エアポンプ２１と、ガス注入管２２と、排出口２３と、配管２４と、逆流防止弁２５とで構成されている。
【００２２】
排出口２３は、不活性ガス吹き出し口で、変圧器タンク１０の底部１２に配置され、またガス注入管２２の一端が接続され、ガス注入管２２から送り出されてきた不活性ガスを上部へ向かって吹き出す。
【００２３】
ガス注入管２２は、変圧器タンク１０の底部１２に配置された管路で一端が排出口２３に接続され、他端は逆流防止弁２５を介してエアポンプ２１に接続されている。
【００２４】
逆流防止弁２５は、変圧器タンク１０より外側のガス注入管２２に設けられ、変圧器タンク１０内にある絶縁油をエアポンプ２１へ逆流させないために設けられている。
【００２５】
エアポンプ２１は、変圧器タンク１０とは別の場所に設けられ、ガス注入管２２の他端に接続されている。また、不活性ガスをガス注入管２２を通して排出口２３に送り出す動力源でもある。また、エアポンプ２１は防音箱６の中に収納されており、不活性ガスを送り出す際の動作音を外部に漏らさないようにしている。
【００２６】
配管２４は、気層部５とエアポンプ２１との間に連結され、不活性ガスで満たされている気層部５の不活性ガスをエアポンプ２１により吸引する際、不活性ガスの通路の役割を果たす。
【００２７】
ここで、底部１２での排出口２３とガス注入管２２との配置について図２を用いて説明する。
【００２８】
排出口２３は、変圧器１を上面から見た場合（図１の矢印Ｊ方向）、変圧器本体３０の外周（変圧器本体３０を上面から底部へ投影した場合の最も外周に位置する）と変圧器タンク１０の側板部１１の内壁との間に、変圧器本体３０を囲むように４つ設けられている。さらにいずれの排出口２３も、側板部１１の内壁よりも変圧器本体３０の外周に近い位置側に設けられている。
【００２９】
ここで排出口２３において、図２の紙面下から、時計回りにそれぞれ、第１の排出口２３ａ、第２の排出口２３ｂ、第３の排出口２３ｃ、第４の排出口２３ｄとする。
【００３０】
図２に示すように、ガス注入管２２はエアポンプ２１に接続されている他端から、変圧器タンク１０の側板１１を貫通し、底部１２へ引き出され、そこで分岐点Ｂで３つのガス注入管に分岐され、一端が各々の４つの排出口２３ａないし２３ｄに接続されている。
【００３１】
第１のガス注入管２２ａは、一端が第１の排出口２３ａに接続され、他端が分岐点Ｂで接続されているＬ字形の管路となっている。第３のガス注入管２２ｃも同じく一端が第３の排出口２３ｃに接続され、他端が分岐点Ｂで接続されているＬ字形の管路となっている。
【００３２】
第４のガス注入管２２ｄは、直線の管路となっており、一端が第４の排出口２３ｄに接続され、他端は分岐点Ｂに接続されている。さらに、他端の分岐点Ｂ付近にも第２の排出口２３ｂが接続されている。
【００３３】
以上のような構成のもとで、不活性ガスの動き（循環）を説明する。
【００３４】
図１において、図示しない不活性ガスが圧縮され封入されているボンベがエアポンプ２１に接続されており、エアポンプ２１の動力により、不活性ガスはガス注入管２２（さらにはガス注入管２２ａないし２２ｄ）を介して、第１ないし第４の排出口２３ａないし２３ｄへ送り出される。
【００３５】
各排出口２３ａないし２３ｄは、エアポンプ２１より送り出されてきた不活性ガスを気泡７として真上に向かって吐き出す。この際、各排出口２３ａないし２３ｄは、変圧器本体３０の外周近くに設けられているため、変圧器本体３０の外周付近を気泡７が浮力により上昇する。従来ならば絶縁油は粘性により、熱による対流スピードは遅いが、変圧器本体３０の外周付近の絶縁油は不活性ガスの気泡７の浮力により、変圧器本体３０付近で熱せられた絶縁油は従来よりも早く上昇し、対流スピードが上がる。結果として、変圧器本体３０の熱を効率良く奪っていき、放熱効率が上がる。
【００３６】
また、各排出口２３ａないし２３ｄから吐きだされた不活性ガスは、気泡７として浮力により気層部５へ移動する。気層部５はこれら不活性ガスで満たされるが、不活性ガスはエアポンプ２１により配管２４を介して吸引され、エアポンプ２１へ移動する。
【００３７】
吸引された不活性ガスは再びエアポンプ２１の動力により排出口２３まで送り出され、結果として前述したルートにより循環される。
【００３８】
ここで、気泡７によって対流の向上が図れることを説明したが、騒音低減も図れる。これを図３に基づいて説明する。図３では、気泡７による騒音低減の説明を行うにあたって、気泡７を通過しない音波Ｃと、気泡７を通過する音波Ｄと音波Ｆで説明する。
【００３９】
まず気泡７を通過しない音波Ｃ（矢印は音波の進む向き）は、液層部４（絶縁油）を通過する際、減衰はするが、それほど大きな減衰は行われない。
【００４０】
しかし、気泡７を通過する音波Ｄは以下の理由で音波Ｃよりも減衰される。これは、音波Ｄが気泡７を通過し、液層部４に到達すると、気泡７と液層部４との反射率の違いのため、音波Ｄはわずかではあるが反射音波Ｅとして反射される。この反射音波Ｅにより、液層部４を通過する音波Ｄがわずかに減衰する。また反射音波Ｅは、再度気泡部７内でもわずかながら反射を繰り返し、その複数回反射された音波が都度液層部４を通過するが、それらを足し合わせても音波Ｃよりは小さい。また、わずかではあるが、音波は気泡内７内で反射を繰り返すことにより熱などのエネルギーに消費されることで、気泡７自体が吸音の役割を果たし、結果として変圧器本体３０から発せられる音波Ｄは音波Ｃより低減される。
【００４１】
また音波Ｆについては、気泡７は球状をしているため、音波Ｆが気泡７を通過し、液層部４に到達すると、気泡７内の様々な角度で反射を行い、反射音波Ｇは拡散され前記と同じく、気泡７自体がわずかに吸音の役割を果たす等、変圧器本体３０から発せられる音波は低減される。
【００４２】
以上のように、気泡７によって、絶縁油の対流の向上だけでなく、騒音の低減も図れる。
【００４３】
本実施形態では、変圧器タンク１０の４辺に対応した４つの排出口２３が設けられているが、このように変圧器本体３０の全周に排出口２３を設けることで、変圧器タンク１０内でまんべんなく対流の向上が図れ、またあらゆる方向に対し、騒音低減を図ることができる。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
次に図４ないし図５を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態で説明したものと同じ構成は同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。
【００４５】
第２の実施形態では、図４に示すように変圧器タンク１０の側板部１１に放熱器４０が取り付けられている。放熱器４０は、流入管４１と、流出管４２と、放熱部４３とで構成されている。流入管４１の一端は、液層部４の液面よりも下部で、かつ側板部１１の上部側に連結されており、他端は放熱部４３に連結されている。
【００４６】
流出管４２の一端は、側板部１１の下部側に連結されており、他端は放熱部４３に連結されている。このような放熱器４０の構成とすることで、変圧器本体３０で温められた絶縁油は上昇し、流入管４１に流入して放熱部４３に移動し、放熱部４３で冷やされ、冷やされた絶縁油は流出管４２を通って変圧器タンク１０内の液層部の下部へ流入され、再び変圧器本体３０で温められ上昇し、循環する。
【００４７】
また、図４に示すように流出管４２の絶縁油出口の上部の側板部１１内壁に捕捉箱８が取り付けられている。捕捉箱８は、網目状に形成された略直方体の形状で、第４の排出口２３ｄの上部にまで伸びている。
【００４８】
捕捉箱８の役割については、図４の破線の円で囲っている部分の拡大斜視図として示した図５を用いて説明する。図示されてはいないが、捕捉箱８の底部１２に面した下面は開口されている。また、矢印Ｈは絶縁油の流れを示している。
【００４９】
従来の変圧器では、スラッジや鉄心の破片等の浮遊物はない。例えば、スラッジは油中で切換えを行うタップ切換器等で発生するが、このような切換器は変圧器タンク１０とは別室に設けられるため、変圧器タンク１０内にスラッジ等は発生しない。
【００５０】
しかし、本実施形態で示した捕捉箱８を用いれば、仮にスラッジが発生するタップ切換器を変圧器タンク１０内に配置したとしても効率良くスラッジを収集することができる。これは絶縁油の対流により、放熱器４０の流出管４２から流出されたスラッジは絶縁油と共に、矢印Ｈの方向へ流出される。この際、気泡７の浮力によって、スラッジは捕捉箱８まで上昇し、効率よくスラッジを捕捉箱８に収集することができる。すなわち、従来はタップ切換器を別室に設けていたが、このような気泡７の浮力により効率良くスラッジを収集できるので、別室に設けることなく、同じ変圧器タンク１０内にも設けることも可能であり、経済的である。
【００５１】
以上のような構成とすることで、対流の向上および、騒音の低減が図れるだけでなく、不純物等も気泡７により効率的に収集することができる。
【００５２】
なお本発明では、変圧器タンク１０内の４辺に対応した４つの排出口２３を設けているが、特に騒音低減を図るべき方向（例えば屋内用であれば、住民がいる方向）に対して、排出口を多く設けたり、もしくは、不活性ガス排出量を調整する機能を備えたりしても良い。
【００５３】
本発明で示している不活性ガスとして、例えば汎用性のある窒素ガスや絶縁性が高いＳＦ６ガスが適している。
【符号の説明】
【００５４】
１            変圧器
４            液層部
５            気層部
７            気泡
８            捕捉箱
１０          変圧器タンク
１１          側板部
１２          底部
２０          ガス排出手段
２１          エアポンプ
２２          ガス注入管
２３          排出口
２４          配管
３０          変圧器本体
３１          鉄心
３２          巻線
４０          放熱器
４１          流入管
４２          流出管
【図１】
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【図２】
2014175627.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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