(57)【要約】      （修正有）【課題】車室用スペースの確保や車両自体の軽量化のために、車両用変圧器に対して小型化が強く求められている。そこで、外形寸法に対する制約を緩和することができ、外形寸法や設置範囲が制限されている状況に対応することができる車両用変圧器、コンサベータを提供する。【解決手段】車両用変圧器１は、鉄心および巻線を絶縁油とともに収納するタンク２と、タンク２内に連通し、絶縁油の体積変化を吸収するコンサベータ５とを有し、コンサベータ５を、偏平状に形成した。コンサベータ５を偏平形状としたことにより、従来コンサベータに比べて床面積を有効活用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道用車両に搭載される車両用変圧器であって、
鉄心および巻線を絶縁油とともに収納するタンクと、
前記タンク内に連通し、前記絶縁油の体積変化を吸収するコンサベータと、を有し、
前記コンサベータを偏平形状に形成したことを特徴とする車両用変圧器。
【請求項２】
前記コンサベータは、平面視において、その外形が長穴状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用変圧器。
【請求項３】
前記コンサベータは、平面視において、その外形が矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用変圧器。
【請求項４】
前記コンサベータは、前記矩形状の角部の少なくとも１つが直線状あるいは曲線状に面取りされていることを特徴とする請求項３記載の車両用変圧器。
【請求項５】
前記コンサベータは、平面視において、その外形が全て曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用変圧器。
【請求項６】
当該コンサベータを、前記タンクの側方に配置したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の車両用変圧器。
【請求項７】
当該コンサベータを、前記タンクの上方に配置したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の車両用変圧器。
【請求項８】
鉄道用車両に搭載され、鉄心および巻線を絶縁油とともに収納するタンクを有する車両用変圧器に用いるコンサベータであって、
外形を偏平状に形成したことを特徴とするコンサベータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両に搭載される車両用変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電車等の鉄道用車両に搭載され、架線等から供給される電力を変圧する車両用変圧器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３５１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両用変圧器は、一般的に車両の床下の設置スペースに設置されることから、高さ方向、および横幅方向つまりは線路の幅方向の寸法は厳密に制限されている。また、設置スペースには車両用変圧器以外の電気機器も設置されるため、前後方向つまりは車両の進行方向の寸法もある程度制限されている。つまり、車両用変圧器は、その外形寸法や設置範囲が制約されていることがある。
しかしながら、近年では、車室用スペースの確保や車両自体の軽量化のために、車両用変圧器に対して小型化が強く求められている。
そこで、外形寸法に対する制約を緩和することができ、外形寸法や設置範囲が制限されている状況に対応することができる車両用変圧器、コンサベータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の車両用変圧器は、鉄心および巻線を絶縁油とともに収納するタンクと、タンク内に連通し、絶縁油の体積変化を吸収するコンサベータとを有し、コンサベータを偏平形状に形成したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の車両用変圧器を模式的に示す図
【図２】コンサベータの設置態様を比較例とともに模式的に示す図
【図３】コンサベータの平面視における形状の例を模式的に示す図
【図４】コンサベータの他の設置態様を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態について図１から図３を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両用変圧器１は、タンク２、冷却器３、高圧側ブッシング４、コンサベータ５、油ポンプ６等を備えている。この車両用変圧器１は、主として鉄道用車両において床下の設置スペースに設置されることを想定している。以下、便宜的に、図１に示す矢印Ｘの向きを前後方向と称し、矢印Ｙの向きを幅方向と称し、矢印Ｚの向きを高さ方向と称する。この場合、前方向は鉄道用車両の進行方向に一致しており、左右方向は鉄道用車両つまりは線路の幅方向に一致している。
【０００８】
車両用変圧器１のタンク２は、周知のように、図示しない鉄心および巻線で構成された変圧器本体を、冷媒としての絶縁油とともに収納している。油ポンプ６は車両用変圧器１と冷却器３との間にあり、主変圧器内の絶縁油を強制的に循環させる。冷却器３は、走行中に外部から空気を導入することにより油ポンプ６により循環された絶縁油を冷却し、車両用変圧器１を冷却する。高圧側ブッシング４は、高圧巻線に接続される。なお、図示は省略するが、低圧巻線に接続される低圧ブッシングも設けられている。
【０００９】
コンサベータ５は、筐体５ａ内に、金属ベローズ７を有している。金属ベローズ７は、薄鋼板を環状に打ち抜いたものを所定枚数重ね合わせた状態でその内外周を溶接されており、伸縮性を有する蛇腹状に形成されている。この金属ベローズ７は、中空の筐体５ａ内に収容されており、周知のように、一端側が封鎖され、他端側が図示しない通気孔を有する状態で筐体５ａに油密溶接されている。このコンサベータ５は、タンク２内に連通しており、金属ベローズ７が伸縮することによってタンク２内の絶縁油の容積変化を吸収する。
【００１０】
本実施形態では、コンサベータ５の筐体５ａは、上記した左右方向を縦とし、前後方向を横とした場合において、平面視における縦横の長さが異なる偏平状、つまりは、円形以外の形状に形成されている。より具体的には、コンサベータ５は、平面視において長穴状、つまりは、概ね長方形であるとともに、角部が面取りされた直線と曲線とで構成される形状に形成されている。また、コンサベータ５は、その最前側（矢印Ｘの向き）が、高圧側ブッシング４の先端よりもタンク２側となる形状に形成されている。
【００１１】
このコンサベータ５は、高さ方向に所定の厚みを有している。これにより、コンサベータ５には、金属ベローズ７および絶縁油を収容する内部空間が形成される。なお、コンサベータ５の内部空間の容積は、運転時に生じる熱による絶縁油の容積変化量に基づいて設計されている。
このコンサベータ５は、タンク２の側方に配置されている。本実施形態の場合、コンサベータ５は、タンク２から前方向（矢印Ｘの向き）に突出している高圧ブッシングに並んで配置されている。つまり、コンサベータ５は、タンク２に対して、進行方向に隣接した状態に配置されている。
【００１２】
次に、上記した構成の作用について説明する。
コンサベータ５は、図２（ａ）に示すように、その高さ寸法がＨ０、前後方向の長さがＬ０の大きさに形成されている。そして、コンサベータ５は、その最前側が、タンク２に併設されている高圧側ブッシング４の先端よりもタンク２側になっている。つまり、タンク２とコンサベータ５とを合わせた前後方向の寸法（Ｌ１）は、タンク２と高圧側ブッシング４とを合わせた前後方向の寸法（Ｌ２）よりも短くなっている。このため、コンサベータ５をタンク２の側方に配置したとしても、車両用変圧器１の前後方向の長さが増加することはない。また、この場合、タンク２の高さ寸法がＨ１（ただし、Ｈ１＞Ｈ０）であったとすると、コンサベータ５をタンク２の側方に配置した場合には、タンク２の方がコンサベータ５よりも高いことから、車両用変圧器１の全体の高さ寸法もＨ１となる。
【００１３】
これに対して、図２（ｂ）に示す従来構成（便宜的に従来変圧器１０、従来コンサベータ１１と称する）の場合、従来コンサベータ１１は、平面視においてその直径寸法がＬ３の円形に形成されており、且つ、タンク２の上方に配置されている。このため、タンク２の高さ寸法が同じであっても、従来変圧器１０の高さ寸法（Ｈ２）は、タンク２の高さ寸法（Ｈ１）よりも大きくなる。また、車両用変圧器１の高さ方向の取付け寸法に制約がある場合には、従来コンサベータ１１の底面積を大きくすることにより高さ寸法を低減していた。その場合、従来コンサベータ１１の大きさによって車両用変圧器１の外形寸法が決定されてしまっていた。
【００１４】
一方、本実施形態の車両用変圧器１の場合、コンサベータ５を平面視において偏平に形成したことにより、前後方向の寸法の増大を招くことなく、高さ寸法を低減することが可能となっている。すなわち、車両用変圧器１を小型化することができる。また、コンサベータ５をタンク２の側方に配置することにより、タンク２の外形寸法の制約を緩くすることができ、設計自由度が向上する。
【００１５】
また、高さ寸法を低減するために従来コンサベータ１１をタンク２の側方に配置すると、図２（ｃ）に示すように従来コンサベータ１１が高圧ブッシングよりも突出した状態となるおそれがあり、全体の長さ寸法（Ｌ４）は、タンク２と高圧ブッシングとを合わせた前後方向の寸法（Ｌ２）よりも長くなる可能性がある。つまり、平面視において円形の従来コンサベータ１１をそのままの形状でタンク２の側方に配置すると、変圧器の大型化を招くおそれがある。
【００１６】
また、従来コンサベータ１１をタンク２の側方に配置すると、従来コンサベータ１１の側方にデッドスペース（Ｒ）ができてしまい、上記したように他の電気機器も配置される設置スペースを無駄にすることになる。一方、本実施形態のコンサベータ５を配置した場合には、デッドスペースを削減することができる。つまり、従来コンサベータ１１に比べて床面積を有効活用することができる。
【００１７】
以上説明した実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
車両用変圧器１は、鉄心および巻線を絶縁油とともに収納するタンク２と、タンク２内に連通し、絶縁油の体積変化を吸収するコンサベータ５とを有し、コンサベータ５を平面視において偏平状に形成している。
【００１８】
コンサベータ５を偏平形状としたことにより、従来コンサベータ１１に比べて床面積を有効活用することができる。具体的には、同じ容積を必要とする場合にはコンサベータ５の高さ寸法を削減することができる。
また、コンサベータ５を偏平形状としたことにより、タンク２の側方に設置した場合、長手方向をタンク２に沿って配置することにより、車両用変圧器１の全長（図２（ａ）参照）が不必要に増加してしまうことを防止できる。
【００１９】
このとき、本実施形態のように、コンサベータ５の短手方向の長さを高圧側ブッシング４の先端よりもタンク２側に収まるようにすることにより、車両用変圧器１の全長が延びることを完全に防止できる。
さらに、コンサベータ５をタンク２の側方に配置することにより、コンサベータ５によるタンク２の寸法制約を緩くすることができる。これにより、タンク２の設計自由度、つまりは、鉄心や巻線の寸法制約を緩くすることができ、変圧器の特性を含めて設計自由度を高めることができる。
【００２０】
また、コンサベータ５の形状が円形に固定されないため、コンサベータ５自体の配置の自由度に加えて、コンサベータ５以外の各部の配置の自由度をも高めることができる。
したがって、外形寸法に対する制約を緩和することができ、外形寸法や設置範囲が制限されている状況に対応することができる車両用変圧器１を提供することができる。
【００２１】
鉄道用車両に搭載され、鉄心および巻線を絶縁油とともに収納するタンク２を有する車両用変圧器１に用いられ、平面視において偏平状に形成したコンサベータ５によっても、外形寸法に対する制約を緩和することができ、外形寸法や設置範囲が制限されている状況に対応することができる車両用変圧器１を提供することができる。
【００２２】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態で例示したものに限定されることは無く、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形することができる。
【００２３】
実施形態では、図３（ａ）に示すような平面視において長穴状のコンサベータ５を例示したが、コンサベータ５の形状はこれに限定されるものではない。例えば、コンサベータ５は、図３（ｂ）に示すように、平面視においてその外形が矩形状に形成されていてもよい。あるいは、コンサベータ５は、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、矩形状の角部の少なくとも１つが直線状あるいは曲線状に面取りされていてもよい。
【００２４】
また、コンサベータ５は、図３（ｅ）に示す、平面視において、その外形が全て曲線で形成された例えば楕円形であってもよい。また、コンサベータ５は、四角形以外にも、図３（ｆ）、（ｇ）に示すような六角形や五角形等の多角形の矩形状でもよい。また、コンサベータ５は、図３（ｈ）に示す台形状のように、例えば高圧側ブッシング４等、他の電気機器や車両用変圧器１の他の構造を避けるような形状に形成してもよい。
【００２５】
また、実施形態ではタンク２の側方にコンサベータ５を配置する例を示したが、タンク２の上方にコンサベータを配置できる。例えばコンサベータ５をタンク２の上方に設置する場合、主変圧器の全体の高さ寸法（つまりは、タンク２の高さ寸法）が制約となる場合がある。そのため、コンサベータの容量を変更できない場合には、変圧器中身の高さ寸法を低減するように設計する必要があり、前後方向または横幅方向の寸法が増加することがある。
【００２６】
そこで、コンサベータ５を、従来コンサベータ１１のような円形状ではなく、例えば平面視において角形状、実施形態では矩形の偏平状に形成することにより、高さ寸法が低減されるため、変圧器中身の高さ寸法を低減しなくてすむことになる。
【００２７】
具体的には、図４（ａ）に示すように、タンク２の上方にコンサベータ５を配置する場合、コンサベータ５を偏平状に形成することにより、その底面積（平面視における断面積）は、円筒状に形成されている従来コンサベータ１１の底面積よりも大きくすることができる。これにより、図４（ｂ）に示すように、偏平状のコンサベータ５を用いた車両用変圧器１の高さ寸法（Ｈ１０）は、コンサベータ５の底面積が大きくなったことから、同一容積の従来コンサベータ１１を用いた場合の高さ寸法（Ｈ１１）よりも小さくなる。すなわち、車両用変圧器１を小型化することができる。
【００２８】
一方、車両用変圧器１を設置可能な高さ寸法が同じである場合には、高さ寸法が低減されたコンサベータ５を用いることにより、タンク２に収容されている変圧器中身の高さ寸法を増加させることができ、前後方向および横幅方向の寸法を低減することができる。具体的には、図４（ｃ）に示すように、例えば設置可能な高さ寸法の上限が図４（ｂ）に示したＨ１１であった場合、コンサベータ５を偏平状に形成することにより、タンク２の高さ寸法（Ｈ２０）を、図４（ｂ）に示した高さ寸法（Ｈ１）よりも大きくすることができる。これにより、前後方向および横幅方向の寸法が増加してしまうことを抑制できる。
【００２９】
実施形態ではコンサベータ５に金属ベローズ７を用いる例を示したが、それに限定されない。例えば、弾性部材で形成したいわゆる空気袋を用いてもよい。また、コンサベータ５の筐体５ａの形状と、金属ベローズ７や空気袋の形状とは必ずしも相似形でなくてもよい。
【００３０】
本発明のいくつか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。
【符号の説明】
【００３１】
図面中、１は車両用変圧器、２はタンク、５はコンサベータを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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