(57)【要約】  変圧器は、車両の床（３）下に取り付けられ、鉄心およびコイルを収容し、かつ絶縁液体（１６）を収容することにより、鉄心およびコイルを絶縁液体で浸すためのタンク（１５）と、タンク（１５）から流れ込んだ絶縁液体を空冷してタンク（１５）へ戻すための冷却部とを備え、冷却部は、車両の床（３）に相対的に近い領域における間隔が、車両の床（３）から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列された複数の配管（２）を含む。
2010150345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（２０１）に搭載するための変圧器であって、
前記車両（２０１）の床（３）下に取り付けられ、鉄心（１４）およびコイル（１３）を収容し、かつ絶縁液体（１６）を収容することにより、前記鉄心（１４）および前記コイル（１３）を前記絶縁液体（１６）で浸すためのタンク（１５）と、
前記タンク（１５）から流れ込んだ前記絶縁液体（１６）を空冷して前記タンク（１５）へ戻すための冷却部（２１，２２，２３，２４）とを備え、
前記冷却部（２１，２２，２３，２４）は、前記車両（２０１）の床（３）に相対的に近い領域における間隔が、前記車両（２０１）の床（３）から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列された複数の配管（２）を含む変圧器。
【請求項２】
前記冷却部（２１，２２，２３，２４）は、さらに、前記タンク（１５）に相対的に近い領域における間隔が、前記タンク（１５）から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列された複数の配管（２）を含む請求の範囲第１項に記載の変圧器。
【請求項３】
前記複数の配管（２）の各々は、長手方向と短手方向とを有する断面形状を有する請求の範囲第１項に記載の変圧器。
【請求項４】
前記複数の配管（２）の各々は、前記車両（２０１）の進行方向に沿って延びる第１部分（７）を有し、前記第１部分（７）において前記長手方向が鉛直方向に一致し、前記短手方向が水平方向に一致するように設けられている請求の範囲第３項に記載の変圧器。
【請求項５】
前記複数の配管（２）の各々は、前記車両（２０１）の進行方向と交差する方向に沿って延びる第２部分（８）を有し、
前記複数の配管（２）の各々は、前記第２部分（８）において前記短手方向が鉛直方向に一致し、前記長手方向が水平方向に一致するように設けられている請求の範囲第３項に記載の変圧器。
【請求項６】
前記複数の配管（２）の各々は、前記車両（２０１）の進行方向に沿って延びる第１部分（７）および前記車両（２０１）の進行方向と交差する方向に沿って延びる第２部分（８）を有し、
前記冷却部（２４）は、さらに、
前記複数の配管（２）の前記第１部分（７）および前記第２部分（８）を接続する共通配管（ＣＰ２）を含む請求の範囲第１項に記載の変圧器。
【請求項７】
前記複数の配管（２）は、前記第１部分（７）の総数と前記第２部分（８）の総数とが異なるように設けられている請求の範囲第６項に記載の変圧器。
【請求項８】
鉄心（１４）およびコイル（１３）を収容し、かつ絶縁液体（１６）を収容することにより、前記鉄心（１４）および前記コイル（１３）を前記絶縁液体（１６）で浸すためのタンク（１５）と、
前記タンク（１５）から流れ込んだ前記絶縁液体（１６）を空冷して前記タンク（１５）へ戻すための冷却部（２１，２２，２３，２４）とを備え、
前記冷却部（２１，２２，２３，２４）は、前記タンク（１５）に相対的に近い領域における間隔が、前記タンク（１５）から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列された複数の配管（２）を含む変圧器。
【請求項９】
車両（２０１）に搭載するための変圧器であって、
鉄心（１４）およびコイル（１３）を収容し、かつ絶縁液体（１６）を収容することにより、前記鉄心（１４）および前記コイル（１３）を前記絶縁液体（１６）で浸すためのタンク（１５）と、
互いに間隔を隔てて配列されかつ前記タンク（１５）から流れ込んだ前記絶縁液体（１６）を空冷して前記タンク（１５）へ戻すための複数の配管（２）を含む冷却部（２３，２４）とを備え、
前記複数の配管（２）の各々は、長手方向と短手方向とを有する断面形状を有し、前記車両（２０１）の進行方向に沿って延びる第１部分（７）を有し、かつ前記第１部分（７）において前記長手方向が鉛直方向に一致し、前記短手方向が水平方向に一致するように設けられている変圧器。
【請求項１０】
前記複数の配管（２）の各々は、さらに、前記車両（２０１）の進行方向と交差する方向に沿って延びる第２部分（８）を有し、前記第２部分（８）において前記短手方向が鉛直方向に一致し、前記長手方向が水平方向に一致するように設けられている請求の範囲第９項に記載の変圧器。
【請求項１１】
前記複数の配管（２）の各々は、さらに、前記車両（２０１）の進行方向と交差する方向に沿って延びる第２部分（８）を有し、
前記冷却部（２４）は、さらに、
前記複数の配管（２）の前記第１部分（７）および前記第２部分（８）を接続する共通配管（ＣＰ２）を含む請求の範囲第９項に記載の変圧器。
【請求項１２】
車両（２０１）に搭載するための変圧器であって、
鉄心（１４）およびコイル（１３）を収容し、かつ絶縁液体（１６）を収容することにより、前記鉄心（１４）および前記コイル（１３）を前記絶縁液体（１６）で浸すためのタンク（１５）と、
互いに間隔を隔てて配列されかつ前記タンク（１５）から流れ込んだ前記絶縁液体（１６）を空冷して前記タンク（１５）へ戻すための複数の配管（２）を含む冷却部（２３，２４）とを備え、
前記複数の配管（２）の各々は、長手方向と短手方向とを有する断面形状を有し、かつ前記車両（２０１）の進行方向と交差する方向に沿って延びる交差部分を有し、かつ前記交差部分において前記短手方向が鉛直方向に一致し、前記長手方向が水平方向に一致するように設けられている変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器に関し、特に、変圧器における絶縁液体を空気によって冷却するための構造を有する変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用変圧器は、たとえば車両の床下に搭載される。在来線などの鉄道車両においては、省メンテナンスおよび省エネルギーの観点から、車両用変圧器を冷却するために送風機を用いる強制風冷タイプの変圧器ではなく、車両走行により発生する走行風を用いる走行風自冷タイプの変圧器が用いられることがある。しかしながら、走行風自冷タイプの変圧器は、強制風冷タイプの変圧器に比べて冷却性能すなわち熱交換量が小さいという問題点がある。【０００３】
走行風自冷タイプの変圧器の一例が、実開昭５６−９４０２３号公報（特許文献１）に開示されている。すなわち、油ポンプを用いて油を循環させることにより変圧器の巻線を冷却する。そして、変圧器外部に取り付けた放熱管により車両走行時の走行風を利用して油を冷却する。【０００４】
また、空冷構造の一例が、特開平７−１９８２７９号公報（特許文献２）に開示されている。すなわち、ヒートパイプの受熱部の偏平面の向きと放熱部の偏平面の向きとがほぼ９０°異なる。組み立てられた放熱器の放熱部分に対して、受熱板と直行する方向へ送風したいときに有用な構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５６−９４０２３号公報
【特許文献２】特開平７−１９８２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
走行風自冷タイプの変圧器では、車両の停車時における冷却性能が問題となる。すなわち、車両の停車時、車両床面および変圧器の側面等、構造物付近では空気の流れが悪くなり、気流の澱む領域が発生する。このため、各冷却配管の周囲の気流に速度分布が生じることから、冷却効率が低下してしまう。【０００７】
また、車両停車時の自然対流の向きと、車両走行時の走行風の向きとは同一でないことから、車両用変圧器等に搭載される冷却配管の断面形状は、通常、車両停車時および車両走行時の両方で冷却性能を確保するために、円形が採用される。このため、各冷却配管の間を空気が通過する際、冷却配管が気流を受ける部分の反対側の領域に気流の澱みが大きく生じることから、冷却効率が低下してしまう。【０００８】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、冷却性能を向上させることが可能な変圧器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面に係わる変圧器は、車両に搭載するための変圧器であって、上記車両の床下に取り付けられ、鉄心およびコイルを収容し、かつ絶縁液体を収容することにより、上記鉄心および上記コイルを上記絶縁液体で浸すためのタンクと、上記タンクから流れ込んだ上記絶縁液体を空冷して上記タンクへ戻すための冷却部とを備え、上記冷却部は、上記車両の床に相対的に近い領域における間隔が、上記車両の床から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列された複数の配管を含む。【００１０】
またこの発明の別の局面に係わる変圧器は、鉄心およびコイルを収容し、かつ絶縁液体を収容することにより、上記鉄心および上記コイルを上記絶縁液体で浸すためのタンクと、上記タンクから流れ込んだ上記絶縁液体を空冷して上記タンクへ戻すための冷却部とを備え、上記冷却部は、上記タンクに相対的に近い領域における間隔が、上記タンクから相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列された複数の配管を含む。【００１１】
またこの発明のさらに別の局面に係わる変圧器は、車両に搭載するための変圧器であって、鉄心およびコイルを収容し、かつ絶縁液体を収容することにより、上記鉄心および上記コイルを上記絶縁液体で浸すためのタンクと、互いに間隔を隔てて配列されかつ上記タンクから流れ込んだ上記絶縁液体を空冷して上記タンクへ戻すための複数の配管を含む冷却部とを備え、上記複数の配管の各々は、長手方向と短手方向とを有する断面形状を有し、上記車両の進行方向に沿って延びる第１部分を有し、かつ上記第１部分において上記長手方向が鉛直方向に一致し、上記短手方向が水平方向に一致するように設けられている。【００１２】
またこの発明のさらに別の局面に係わる変圧器は、車両に搭載するための変圧器であって、鉄心およびコイルを収容し、かつ絶縁液体を収容することにより、上記鉄心および上記コイルを上記絶縁液体で浸すためのタンクと、互いに間隔を隔てて配列されかつ上記タンクから流れ込んだ上記絶縁液体を空冷して上記タンクへ戻すための複数の配管を含む冷却部とを備え、上記複数の配管の各々は、長手方向と短手方向とを有する断面形状を有し、かつ上記車両の進行方向と交差する方向に沿って延びる交差部分を有し、かつ上記交差部分において上記短手方向が鉛直方向に一致し、上記長手方向が水平方向に一致するように設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る車両の側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る車両の上面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る変圧器の構成を詳細に示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る変圧器における冷却部の構成を詳細に示す図である。
【図６】図５において冷却部をＶＩの方向から見た図である。
【図７】図５において冷却部をＶＩＩの方向から見た図である。
【図８】冷却部２１における複数の冷却配管２が等間隔で配置されていると仮定した場合の変圧器における気流を示す図である。
【図９】車両の床３側の冷却配管２の配置間隔を大きくした場合の変圧器における気流を示す図である。
【図１０】変圧部１側の冷却配管２の配置間隔を大きくした場合の変圧器における気流を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る変圧器における気流を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る変圧器における冷却部の構成を詳細に示す図である。
【図１３】図１２において冷却部をＸＩＩＩの方向から見た図である。
【図１４】図１２において冷却部をＸＩＶの方向から見た図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却部の構成を詳細に示す図である。
【図１６】図１５において冷却部をＸＶＩの方向から見た図である。
【図１７】図１５において冷却部をＸＶＩＩの方向から見た図である。
【図１８Ａ】本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却配管７の断面形状の一例を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却配管７の断面形状の一例を示す図である。
【図１９Ａ】本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却配管７の断面形状の一例を示す図である。
【図１９Ｂ】本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却配管７の断面形状の一例を示す図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における車両の停車時の気流を示す図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係る変圧器における冷却部２１の構成を示す図である。
【図２２】冷却配管７の総数と冷却配管８の総数とが異なるようにした場合の冷却部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中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。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両の正面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る車両の側面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る車両の上面図である。
【００１７】
図１〜図３を参照して、車両２０１は、たとえばレール４上を走行する電車であり、変圧器１０１と、車輪５とを備える。変圧器１０１は、変圧部１と、冷却部２１とを備える。変圧部１は、タンク１５を含む。図３において、矢印Ａは、車両２０１の進行方向を示している。
【００１８】
変圧器１０１における冷却部２１は、その側面近傍に変圧部１、その上面近傍に車両の床３が存在している。タンク１５は、車両２０１の床３の下方に取り付けられている。また、冷却部２１は、地面に対して水平に７段配列され、かつ地面に対して垂直に７段配列された複数の冷却配管２を含む。
【００１９】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る変圧器の構成を詳細に示す図である。
図４を参照して、変圧器１０１は、変圧部１と、冷却部２１とを備える。変圧部１は、コイル１３と、鉄心１４と、タンク１５と、ポンプ１７と、配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３とを含む。冷却部２１は、複数の冷却配管２と、共通配管ＣＰ１とを含む。
【００２０】
変圧器１０１は、たとえば外鉄型（Shell-Type）の変圧器である。鉄心１４は、互いに対向する第１側面および第２側面と、第１側面から第２側面へ貫通する第１窓部および第２窓部とを有する。コイル１３は、第１窓部および第２窓部を通るように巻回されている。
【００２１】
変圧器１０１内には、絶縁油１６が満たされている。タンク１５は、コイル１３および鉄心１４を収容する。コイル１３および鉄心１４をタンク１５内に収容し、かつ絶縁油１６を収容することにより、コイル１３および鉄心１４を絶縁油１６で浸すことができる。絶縁油１６により、変圧器１０１の絶縁および冷却が行なわれる。冷却部２１は、タンク１５から流れ込んだ絶縁油１６を空冷してタンク１５へ戻す。なお、絶縁油１６の代わりに何らかの絶縁液体が変圧器１０１内に満たされる構成であってもよい。
【００２２】
コイル１３および鉄心１４等で発生した熱は絶縁油１６に移動し、この熱によって温度上昇した絶縁油１６はポンプ１７により冷却部２１へ送られる。
【００２３】
温度上昇した絶縁油１６は、冷却配管２を通して流れている間に冷却配管２の外側に流れる空気に熱を与えることでその温度が低下し、その後、コイル１３および鉄心１４等を冷却するために、変圧部１へ再び送られる。ここで、冷却配管２の外側に流れる空気は、車両の停車時には自然対流によるものであり、車両の走行時には走行風によるものである。
【００２４】
ポンプ１７は、図中の矢印で示すように絶縁油１６を変圧器１０１内で循環させることにより、コイル１３を冷却する。絶縁油１６は、ポンプ１７により、タンク１５、配管Ｐ１、ポンプ１７、配管Ｐ２、共通配管ＣＰ１の入力部３１、複数の冷却配管２、共通配管ＣＰ１の出力部３２、配管Ｐ３およびタンク１５の順番で循環する。
【００２５】
共通配管ＣＰ１の入力部３１と出力部３２とは共通配管ＣＰ１内部で遮断されており、複数の冷却配管２を介して接続されている。共通配管ＣＰ１の入力部３１は、配管Ｐ２と複数の冷却配管２とを接続する。共通配管ＣＰ１の出力部３２は、配管Ｐ３と複数の冷却配管２とを接続する。
【００２６】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る変圧器における冷却部の構成を詳細に示す図である。図５は図３に示す車両の上面図に対応しており、矢印Ａは車両の進行方向を示している。また、説明を簡単にするために共通配管ＣＰ１および配管Ｐ２，Ｐ３は示していない。
【００２７】
図６は、図５において冷却部をＶＩの方向から見た図である。図７は、図５において冷却部をＶＩＩの方向から見た図である。
【００２８】
図５に示すように、複数の冷却配管２は、タンク１５に相対的に近い領域における間隔が、タンク１５から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列されている。
【００２９】
また、図６および図７に示すように、複数の冷却配管２は、車両の床３に相対的に近い領域における間隔が、車両の床３から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列されている。
【００３０】
冷却配管２の各々は、車両の進行方向Ａに沿って延びる部分である冷却配管７と、車両の進行方向と交差する方向に沿って延びる部分である冷却配管８とを含む。
【００３１】
変圧器１０１においては、車両の停車時、冷却配管２から移動した熱によって空気の温度が上昇し、この空気が地面４１から車両の床３への方向に流れる。
【００３２】
ここで、冷却部２１における複数の冷却配管２が等間隔で配置されていると仮定した場合について考える。
【００３３】
図８は、冷却部２１における複数の冷却配管２が等間隔で配置されていると仮定した場合の変圧器における気流を示す図である。なお、図８および以下の図９〜図１１は、図５において冷却部をＶＩの方向から見た図に対応している。
【００３４】
図８を参照して、冷却部２１の側面には変圧部１のタンク１５が存在し、また、冷却部２１の上面には車両の床３が存在している。このため、矢印Ｗ１で示すように、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気が、床３付近において滞留してしまう。すなわち、レール４側から車両の床３側へ上昇した空気が滞留する澱み領域１２が発生する。この気流の澱み領域１２に配置された冷却配管は、絶縁油の冷却性能が低くなる。
【００３５】
また、矢印Ｗ２で示すように、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気が、車両の床３付近へ到達する前に水平方向に変圧器１０１外へ逃げてしまう。
【００３６】
このように、冷却部２１における複数の冷却配管２が等間隔で配置されている変圧器では、各冷却配管２の周囲における気流の速度にばらつきが生じることから、冷却効率が低下してしまう。
【００３７】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る変圧器では、冷却配管の配置を不均一にすることにより、車両の停車時における気流の澱みを低減し、冷却性能を増大させることができる。すなわち、変圧部１側の冷却配管２の配置間隔を大きくし、また、車両の床３側の冷却配管２の配置間隔を大きくする。
【００３８】
図９は、車両の床３側の冷却配管２の配置間隔を大きくした場合の変圧器における気流を示す図である。
【００３９】
車両の床３側の冷却配管２の配置間隔を大きくすることにより、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気が、床３に相対的に遠い領域よりも相対的に近い領域の方を通って変圧器１０１外へ流れやすくなる。すなわち、床３に相対的に遠い領域を通る空気の量よりも車両の床３に相対的に近い領域の方を通る空気の量が多くなる。したがって、図９に示すように、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気の流れを矢印Ｗ１から矢印Ｗ３のように改善することができ、レール４側から車両の床３側へ上昇した空気が車両の床３付近において滞留することを防ぐことができる。
【００４０】
図１０は、変圧部１側の冷却配管２の配置間隔を大きくした場合の変圧器における気流を示す図である。
【００４１】
図５に示すように変圧部１側の冷却配管２の配置間隔を大きくすることにより、図１０に示すように地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気の流れを図８に示す矢印Ｗ２から矢印Ｗ４のように改善することができる。すなわち、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気が、車両の床３付近へ到達する前に水平方向に変圧器１０１外へ逃げることを防ぐことができる。
【００４２】
また、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気が、変圧部１に相対的に遠い領域よりも相対的に近い領域の方を通りやすくなる。そうすると、変圧部１に相対的に遠い領域を通る空気の量よりも変圧部１に相対的に近い領域の方を通る空気の量が多くなる。これにより、気流の澱み領域１２に配置された冷却配管の冷却性能を向上させることができる。
【００４３】
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る変圧器における気流を示す図である。
図１１を参照して、変圧器１０１では、変圧部１側の冷却配管２の配置間隔を大きくし、また、車両の床３側の冷却配管２の配置間隔を大きくすることにより、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気が、車両の床３付近において滞留すること、および車両の床３付近へ到達する前に水平方向に変圧器１０１外へ逃げることの両方を防ぐことができる。すなわち、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気の流れを図８に示す矢印Ｗ１およびＷ２から矢印Ｗ５のように改善することができる。
【００４４】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る変圧器では、冷却部２１における空気の流れを均一化させることができるため、澱み領域１２における圧力損失が少なくなり、結果として、澱み領域１２に冷却風が流れて冷却効率が改善する。すなわち、車両の停車時に発生する自然対流の澱みを低減させることにより、冷却性能を向上させることができる。
【００４５】
また、図５に示すように、各冷却配管２は、タンク１５に相対的に遠い領域からタンク１５に相対的に近い領域へ向かって互いの間隔が徐々に大きくなるように配列されている。このような構成により、変圧部１に近い領域ほど地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気を通りやすくすることができるため、冷却部２１における空気の流れをさらに均一化させることができる。
【００４６】
また、図６および図７に示すように、複数の冷却配管２は、車両の床３に相対的に遠い領域から車両の床３に相対的に近い領域へ向かって互いの間隔が徐々に大きくなるように配列されている。このような構成により、車両の床３に近い領域ほど変圧部１側から変圧器１０１の外部への空気を通りやすくすることができるため、冷却部２１における気流の速度のばらつきをさらに抑制することができる。
【００４７】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中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。
【００４８】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る変圧器と比べて冷却配管の配列を変更した変圧器に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る変圧器と同様である。
【００４９】
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る変圧器における冷却部の構成を詳細に示す図である。図１２は図３に示す車両の上面図に対応しており、矢印Ａは車両の進行方向を示している。また、説明を簡単にするために共通配管ＣＰ１および配管Ｐ２，Ｐ３は示していない。
【００５０】
図１３は、図１２において冷却部をＸＩＩＩの方向から見た図である。図１４は、図１２において冷却部をＸＩＶの方向から見た図である。
【００５１】
図１２〜図１４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る変圧器は、本発明の第１の実施の形態に係る変圧器と比べて、冷却部２１の代わりに冷却部２２を備える。
【００５２】
冷却部２２は、車両２０１の進行方向Ａに沿って３４段配列され、かつ車両２０１の進行方向Ａに交差する方向に沿って７段配列された複数の冷却配管２を含む。冷却配管２の各々は、車両２０１の進行方向Ａに交差するように略半円状に延伸している。冷却配管２の各々は、水平方向に沿って延びる部分である冷却配管２７と、鉛直方向に沿って延びる部分である冷却配管２８とを含む。
【００５３】
図１３に示すように、複数の冷却配管２は、タンク１５に相対的に近い領域における間隔が、タンク１５から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列されている。
【００５４】
また、複数の冷却配管２は、車両の床３に相対的に近い領域における間隔が、車両の床３から相対的に遠い領域における間隔よりも大きくなるように互いに間隔を隔てて配列されている。
【００５５】
したがって、本発明の第２の実施の形態に係る変圧器では、第１の実施の形態に係る変圧器と同様に、地面４１から車両の床３への方向に上昇する空気が、車両の床３付近において滞留すること、および車両の床３付近へ到達する前に水平方向に変圧器１０１外へ逃げることの両方を防ぐことができる。
【００５６】
すなわち、冷却部２１における空気の流れを均一化させることができるため、澱み領域１２における圧力損失が少なくなり、結果として、澱み領域１２に冷却風が流れて冷却効率が改善する。車両の停車時に発生する自然対流の澱みを低減させることにより、冷却性能を向上させることができる。
【００５７】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る変圧器と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００５８】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中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。
【００５９】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る変圧器と比べて冷却配管の断面形状を変更した変圧器に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る変圧器と同様である。
【００６０】
図１５は、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却部の構成を詳細に示す図である。図１５は図３に示す車両の上面図に対応しており、矢印Ａは車両の進行方向を示している。また、説明を簡単にするために共通配管ＣＰ１および配管Ｐ２，Ｐ３は示していない。
【００６１】
図１６は、図１５において冷却部をＸＶＩの方向から見た図である。図１７は、図１５において冷却部をＸＶＩＩの方向から見た図である。
【００６２】
図１５〜図１７を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器は、本発明の第１の実施の形態に係る変圧器と比べて、冷却部２１の代わりに冷却部２３を備える。
【００６３】
冷却部２３は、地面に対して水平に７段配列され、かつ地面に対して垂直に８段配列された複数の冷却配管２を含む。
【００６４】
冷却配管２の各々は、車両の進行方向Ａに沿って延びる部分である冷却配管７と、車両の進行方向と交差する方向に沿って延びる部分である冷却配管８とを含む。
【００６５】
冷却配管７と冷却配管８とは略直交して接続されている。このような構造により、本発明の第１の実施の形態に係る変圧器のように冷却配管７および冷却配管８の接続部が湾曲している構造と比べて、冷却配管が空気と接触する面積を増やすことができるため、冷却性能をさらに向上させることができる。
【００６６】
また、冷却部２３は、変圧部１および冷却配管２によって囲まれた空間である開口部９を有する。
【００６７】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却配管７の断面形状の一例を示す図である。図１８Ａおよび図１８Ｂは、冷却部の図１５におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面を示している。
【００６８】
図１９Ａおよび図１９Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却配管８の断面形状の一例を示す図である。図１９Ａおよび図１９Ｂは、冷却部の図１５におけるＸＩＸ−ＸＩＸ断面を示している。
【００６９】
冷却配管２の各々は、その延伸方向の直交平面で切断したときの断面が、長手方向および短手方向からなる形状を有する。そして、冷却配管２の各々は、冷却配管７において長手方向が鉛直方向に一致し、短手方向が水平方向に一致するように設けられている。また、冷却配管２の各々は、冷却配管８において短手方向が鉛直方向に一致し、長手方向が水平方向に一致するように設けられている。
【００７０】
図１８Ａ，図１８Ｂ，図１９Ａ，図１９Ｂに示すように、冷却配管７および８は、たとえば、矩形状の断面形状あるいは楕円状の断面形状を有している。
【００７１】
このように、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却配管７では、従来の車両用変圧器のように冷却配管の断面形状が円形である場合と比べて、冷却配管の断面積が同等であっても、レール４の延在面と平行な方向の面積すなわち地面４１から車両の床３への方向の気流と直角な方向の面積は従来よりも小さくなる。これにより、地面４１から車両の床３への方向の気流に対する圧力損失が小さくなるため、より多くの空気が地面４１側から冷却部２３へ流入することから、車両の停車時の自然対流による空気の流量を増やすことができ、冷却性能を向上させることができる。
【００７２】
また、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における冷却配管８では、従来の車両用変圧器のように冷却配管の断面形状が円形である場合と比べて、冷却配管の断面積が同等であっても、レール４の延在面と直角な方向の面積すなわち車両の前方からの気流と直角な方向の面積は従来よりも小さくなる。これにより、走行時、風路の断面積が増大し、車両の前方からの気流に対する圧力損失が小さくなるため、より多くの空気を車両の前方から流入させることができ、冷却性能を向上させることができる。
【００７３】
図２０は、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器における車両の停車時の気流を示す図である。図２０は、冷却部の図１５におけるＸＸ−ＸＸ断面を示している。
【００７４】
図２０を参照して、冷却配管８は、自然対流と直角な方向の面積が大きいことから、車両の停車時、冷却配管８の設けられた領域では、地面４１から車両の床３への方向に空気が流れにくくなる。しかしながら、冷却部２１は、変圧部１および冷却配管２によって囲まれた空間である開口部９を含む。開口部９は、レール４の延在面と平行な方向において少なくとも冷却配管２の間隔より大きい幅を有する。これにより、開口部９を通って地面４１から車両の床３への方向に空気が流れやすくなる。そして、開口部９からの空気１０が水平にすなわちレール４の延在面と平行な方向に冷却配管８間を流れるため、冷却効率の低下を防ぐことができる。
【００７５】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器では、冷却配管の形状を円形と異なる形状にすることにより、冷却配管の背面すなわち冷却配管が気流を受ける部分と反対側の領域に発生する気流の澱みを減少させ、圧力損失を低減することができるため、冷却性能を増大させることができる。
【００７６】
なお、図１５〜図１７では、各冷却配管２が等間隔で配置されている構成を一例として示したが、これに限定するものではない。第１の実施の形態と同様に、変圧部１側の冷却配管２の配置間隔を大きくし、また、車両の床３側の冷却配管２の配置間隔を大きくしてもよい。このような構成により、冷却性能をさらに向上させることができる。
【００７７】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る変圧器と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００７８】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中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。
【００７９】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る変圧器と比べて冷却部の構造を変更した変圧器に関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係る変圧器と同様である。
【００８０】
図２１は、本発明の第４の実施の形態に係る変圧器における冷却部２１の構成を示す図である。
【００８１】
図２１を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る変圧器は、本発明の第３の実施の形態に係る変圧器と比べて、冷却部２３の代わりに冷却部２４を備える。
【００８２】
冷却部２４は、地面に対して垂直に８段配列された複数の冷却配管２を含む。冷却配管２の各々は、車両の進行方向Ａに沿って延びる部分である冷却配管７と、車両の進行方向と交差する方向に沿って延びる部分である冷却配管８とを含む。
【００８３】
また、冷却部２４は、複数の冷却配管７の端部と複数の冷却配管８の端部とを接続する共通配管ＣＰ２を含む。このような構造により、冷却部２１の構造的な強度を増すことができる。
【００８４】
また、共通配管ＣＰ２を設けることにより、冷却配管７の総数と冷却配管８の総数とが異なるようにすることが可能となるため、車両の走行時および停車時の発熱量に応じた冷却設計を行なうことができる。
【００８５】
図２２は、冷却配管７の総数と冷却配管８の総数とが異なるようにした場合の冷却部の構成を示す図である。
【００８６】
図２２を参照して、たとえば、冷却配管７よりも冷却配管８の本数を少なくすることにより、車両の走行時に対して車両の停車時の冷却性能を相対的に向上させることができる。
【００８７】
その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る変圧器と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１  変圧部、２，７，８，２７，２８  冷却配管、４  レール、５  車輪、１３  コイル、１４  鉄心、１５  タンク、１６  絶縁油、１７  ポンプ、２１，２２，２３，２４  冷却部、３１  入力部、３２  出力部、１０１  変圧器、２０１  車両、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  配管、ＣＰ１，ＣＰ２  共通配管。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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