(57)【要約】【課題】ヒートパイプが破損した場合にも、タンクの内部の冷媒を交換する必要性をなくし、電気機器の保守性を向上する。【解決手段】タンク１２０とヒートパイプ１３０とを備える。タンク１２０は、電気機器本体１１０を収容している。タンク１２０の内部に、冷媒が充填されている。ヒートパイプ１３０は、タンク１２０に着脱可能に取り付けられている。タンク１２０は、電気機器本体１１０より上方の位置において、内側に膨出した凹部１２２を有する。ヒートパイプ１３０は、凹部１２２に挿入されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器本体を収容し、内部に冷媒が充填されたタンクと、
前記タンクに着脱可能に取り付けられたヒートパイプとを備え、
前記タンクは、前記電気機器本体より上方の位置において、内側に膨出した凹部を有し、
前記ヒートパイプは、前記凹部に挿入されている、電気機器の冷却構造。
【請求項２】
前記凹部の表面において、前記タンクの内表面を構成する部分にフィンが設けられている、請求項１に記載の電気機器の冷却構造。
【請求項３】
前記ヒートパイプは、パイプ部および該パイプ部に封入された作動液を含み、
前記凹部と前記ヒートパイプとの間に、前記パイプ部を構成する材料より熱伝導率の高い材料が設けられている、請求項１または請求項２に記載の電気機器の冷却構造。
【請求項４】
前記ヒートパイプは、パイプ部および該パイプ部に封入された作動液を含み、
前記凹部の表面において、前記タンクの内表面を構成する部分に、前記タンクを構成する材料より熱伝導率の高い材料が被覆されており、
前記ヒートパイプの外表面において、前記凹部の外側に位置する部分に、前記パイプ部を構成する材料より熱伝導率の高い材料が被覆されている、請求項１または請求項２に記載の電気機器の冷却構造。
【請求項５】
前記ヒートパイプの外表面が雄ねじとなっており、
前記凹部の表面において前記タンクの外表面を構成する部分が、前記雄ねじと螺合する雌ねじとなっている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気機器の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプを用いて電気機器を冷却する構造を開示した先行文献として、特開平５−２７５２４５号公報(特許文献１)、特開２００１−１４３９３６号公報(特許文献２)および特開平６−２９１３０号公報(特許文献３)がある。特許文献１〜３に記載されたヒートパイプは、電気機器本体を収容するタンクを貫通するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７５２４５号公報
【特許文献２】特開２００１−１４３９３６号公報
【特許文献３】特開平６−２９１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートパイプがタンクを貫通してタンクの内部に到達している構造において、ヒートパイプが破損して作動液がタンクの内部に漏れ出た場合、タンクの内部に充填されている冷媒を交換しなければならなくなる。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ヒートパイプが破損した場合にも、タンクの内部の冷媒を交換する必要がなく、保守性が向上された、電気機器の冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づく電気機器の冷却構造は、タンクとヒートパイプとを備える。タンクは、電気機器本体を収容している。タンクの内部に、冷媒が充填されている。ヒートパイプは、タンクに着脱可能に取り付けられている。タンクは、電気機器本体より上方の位置において、内側に膨出した凹部を有する。ヒートパイプは、上記凹部に挿入されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ヒートパイプが破損した場合にも、タンクの内部の冷媒を交換する必要がなく、電気機器の保守性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造の外観を示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２の冷却構造をＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造の第１変形例の構成を拡大して示す断面図である。
【図５】図４の冷却構造をＶ−Ｖ線矢印方向から見た断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造の第２変形例の構成を拡大して示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造の第３変形例の構成を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る電気機器の冷却構造の外観を示す正面図である。
【図９】図８のＩＸ部を拡大して示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る電気機器の冷却構造の外観を示す正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る電気機器の冷却構造の外観を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施の形態に係る電気機器の冷却構造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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造の外観を示す正面図である。図２は、図１のＩＩ部を拡大して示す断面図である。図３は、図２の冷却構造をＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【００１１】
図１〜図３に示すように、本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造１００は、タンク１２０とヒートパイプ１３０とを備える。タンク１２０は、電気機器本体１１０を収容している。本実施の形態においては、電気機器本体１１０は、変圧器またはリアクトルなどの静止誘導機器であるが、これに限られず、他の電気機器であってもよい。
【００１２】
タンク１２０の内部に、冷媒が充填されている。本実施の形態においては、冷媒は、絶縁油であるが、これに限られず、絶縁ガスであってもよい。タンク１２０は、電気機器本体１１０より上方の位置において、内側に膨出した凹部１２２を有する。
【００１３】
本実施の形態においては、凹部１２２は、タンク１２０の天板１２１に設けられている。具体的には、天板１２１に開口が設けられている。凹部１２２を構成する有底円筒状の管の開口側が、天板１２１の開口に溶接されて取り付けられている。凹部１２２は、鉛直方向に延在している。凹部１２２の底側は、タンク１２０の内部に位置している。凹部１２２の底面は、電気機器本体１１０の上面と対向している。なお、凹部１２２が、鋳造または切削加工などにより、タンク１２０の他の部分と一体で形成されていてもよい。
【００１４】
ヒートパイプ１３０は、タンク１２０に着脱可能に取り付けられている。ヒートパイプ１３０は、パイプ部１３１、および、パイプ部１３１に封入された作動液１３２を含む。ヒートパイプ１３０は、凹部１２２に挿入されている。本実施の形態においては、ヒートパイプ１３０の下側が、凹部１１２に挿入されている。ヒートパイプ１３０の上側が、タンク１２０の外側に位置している。
【００１５】
本実施の形態においては、凹部１２２の表面において、タンク１２０の内表面を構成する部分に複数のフィン１２３が設けられている。複数のフィン１２３の各々は、平板状の形状を有する。複数のフィン１２３は、凹部１２２の軸方向から見て、放射状に設けられている。なお、凹部１２２の表面に必ずしもフィン１２３が設けられていなくてもよい。
【００１６】
本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００は、電気機器本体１１０を冷却することにより高温になってタンク１２０内を上昇した冷媒と接して熱交換する。冷媒の熱は、凹部１２２を通じてパイプ部１３１に伝播し、作動液１３２を気化させる。気化した作動液１３２は、パイプ部１３１内を上昇し、上側のパイプ部１３１を通じて外気と熱交換し、冷却されて液化する。上記の一連の作動液１３２の熱交換によって、タンク１２０内の冷媒が冷却される。
【００１７】
本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００においては、ヒートパイプ１３０がタンク１２０の外側に配置されているため、仮に、ヒートパイプ１３０が破損して作動液１３２がパイプ部１３１の外部に漏出した場合においても、作動液１３２がタンク１２０内の冷媒に混入することを防止できる。そのため、タンク１２０の内部の冷媒を交換する必要がなく、電気機器の保守性を向上することができる。
【００１８】
本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００においては、凹部１２２の表面において、タンク１２０の内表面を構成する部分に複数のフィン１２３が設けられているため、ヒートパイプ１３０にタンク１２０内の冷媒の熱を伝播させるための伝熱面積を増加させることができる。そのため、冷却構造１００によって、タンク１２０の内部の冷媒を効率よく冷却することができる。
【００１９】
なお、フィンの配置は放射状に限られず、凹部１２２の軸方向に並んでいてもよい。以下、本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００の第１変形例について図を参照して説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造の第１変形例の構成を拡大して示す断面図である。図５は、図４の冷却構造をＶ−Ｖ線矢印方向から見た断面図である。
【００２０】
図４および図５に示すように、本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００の第１変形例においては、凹部１２２の表面において、タンク１２０の内表面を構成する部分に複数のフィン１２３ａが設けられている。複数のフィン１２３ａの各々は、円環状の形状を有する。複数のフィン１２３ａは、凹部１２２の軸方向において、互いに間隔をあけて並んでいる。
【００２１】
また、凹部１２２とヒートパイプ１３０との間に、パイプ部１３１を構成する材料より熱伝導率の高い材料が設けられていてもよい。以下、本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００の第２変形例について図を参照して説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造の第２変形例の構成を拡大して示す断面図である。
【００２２】
図６に示すように、本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００の第２変形例においては、フィン１２３は設けられておらず、凹部１２２とヒートパイプ１３０との間に、パイプ部１３１を構成する材料より熱伝導率の高い材料１４０が充填されている。
【００２３】
本変形例においては、材料１４０は、アルミナなどの熱伝導率の高い粉末が配合されたシリコーンオイルからなるグリスである。なお、材料１４０は、凹部１２２に巻き付けられたアルミ箔などの金属箔であってもよいし、金属箔と上記のグリスとの混合物であってもよい。
【００２４】
第２変形例においては、凹部１２２とヒートパイプ１３０との間の熱伝達率を向上して、タンク１２０の内部の冷媒を効率よく冷却することができる。
【００２５】
さらに、凹部１２２におけるタンク１２０の内側に位置する表面、および、パイプ部１３１におけるタンク１２０の外側に位置する表面の各々に、熱伝導率の高い材料が設けられていてもよい。以下、本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００の第３変形例について図を参照して説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る電気機器の冷却構造の第３変形例の構成を拡大して示す断面図である。
【００２６】
図７に示すように、本実施の形態に係る電気機器の冷却構造１００の第３変形例においては、フィン１２３は設けられていない。凹部１２２の表面において、タンク１２０の内表面を構成する部分に、タンク１２０を構成する材料より熱伝導率の高い材料１５０が被覆されている。ヒートパイプ１３０の外表面において、凹部１２２の外側に位置する部分に、パイプ部１３１を構成する材料より熱伝導率の高い材料１６０が被覆されている。
【００２７】
本変形例においては、材料１５０は、塩原製作所製のＳＲＣ−２などの吸熱塗料である。材料１６０は、塩原製作所製のＳＲＣ−３などの放熱塗料、または、ガンマーケミカル製のフジガンマーＥＡ−０５０などのアルキッド変性シリコーン樹脂である。
【００２８】
第３変形例においては、凹部１２２の吸熱特性を向上しつつ、凹部１２２の外側に位置する部分のパイプ部１３１の放熱特性を向上して、タンク１２０の内部の冷媒を効率よく冷却することができる。
【００２９】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る電気機器の冷却構造について説明する。本発明の実施の形態２に係る電気機器の冷却構造は、凹部の形状が主に、実施の形態１に係る電気機器の冷却構造１００と異なるため、実施の形態１に係る電気機器の冷却構造１００と同様である構成については説明を繰り返さない。
【００３０】
図８は、本発明の実施の形態２に係る電気機器の冷却構造の外観を示す正面図である。図９は、図８のＩＸ部を拡大して示す断面図である。
【００３１】
図８および図９に示すように、本発明の実施の形態２に係る電気機器の冷却構造１００ｂにおいては、タンク１２０は、電気機器本体１１０より上方の位置において、内側に膨出した凹部１２２ｂを有する。
【００３２】
凹部１２２ｂは、タンク１２０の天板１２１に設けられている。具体的には、天板１２１に開口が設けられている。凹部１２２ｂを構成する有底円筒状の管の開口側が、天板１２１の開口に溶接されて取り付けられている。凹部１２２ｂは、鉛直方向に延在している。凹部１２２ｂの底側は、タンク１２０の内部に位置している。凹部１２２ｂの底面は、電気機器本体１１０の上面と対向している。
【００３３】
凹部１２２ｂの底部は、実施の形態１の凹部１２２の底部に比較して、厚くなっている。その結果、凹部１２２ｂは、実施の形態１の凹部１２２に比較して長くなっている。よって、凹部１２２ｂの底面は、実施の形態１の凹部１２２の底面に比較して、電気機器本体１１０の上面の近くに位置している。
【００３４】
凹部１２２ｂの内側の深さは、実施の形態１の凹部１２２の内側の深さと同等である。本実施の形態においては、実施の形態１の第２変形例と同様に、凹部１２２ｂとヒートパイプ１３０との間に、パイプ部１３１を構成する材料より熱伝導率の高い材料１４０が充填されている。
【００３５】
本実施の形態においては、凹部１２２ｂにおいてタンク１２０の内部に位置する部分の表面積が増大しているとともに、凹部１２２ｂの底部が電気機器本体１１０の近傍に位置しているため、凹部１２２ｂの吸熱量を増加させて、タンク１２０の内部の冷媒を効率よく冷却することができる。
【００３６】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る電気機器の冷却構造について説明する。本発明の実施の形態３に係る電気機器の冷却構造は、ヒートパイプにフィンが設けられている点およびヒートパイプに向けて送風するファンをさらに備える点が、実施の形態１に係る電気機器の冷却構造１００と異なるため、実施の形態１に係る電気機器の冷却構造１００と同様である構成については説明を繰り返さない。
【００３７】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る電気機器の冷却構造の外観を示す正面図である。図１０に示すように、本発明の実施の形態３に係る電気機器の冷却構造１００ｃは、ヒートパイプ１３０に向けて送風するファン１７０をさらに備える。ヒートパイプ１３０において、凹部１２２に挿入されていない部分に、フィン１３３が設けられている。
【００３８】
フィン１３３によってヒートパイプ１３０の外気との接触面積を増加させるとともに、ファン１７０によってヒートパイプ１３０に風を吹き付けることにより、ヒートパイプ１３０での放熱性を向上することができる。その結果、タンク１２０の内部の冷媒を効率よく冷却することができる。
【００３９】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４に係る電気機器の冷却構造について説明する。本発明の実施の形態４に係る電気機器の冷却構造は、凹部がタンクの側壁に設けられている点が主に、実施の形態１に係る電気機器の冷却構造１００と異なるため、実施の形態１に係る電気機器の冷却構造１００と同様である構成については説明を繰り返さない。
【００４０】
図１１は、本発明の実施の形態４に係る電気機器の冷却構造の外観を示す正面図である。図１１に示すように、本発明の実施の形態４に係る電気機器の冷却構造１００ｄにおいては、凹部１２２ｄがタンク１２０の側壁に設けられている。具体的には、タンク１２０の側壁に開口が設けられている。凹部１２２ｄを構成する有底円筒状の管の開口側が、タンク１２０の側壁の開口に溶接されて取り付けられている。凹部１２２ｄは、水平方向に延在している。凹部１２２ｄの底側は、タンク１２０の内部において、電気機器本体１１０の上方に位置している。
【００４１】
本実施の形態においては、凹部１２２ｄに挿入される部分のヒートパイプ１３０の外表面が雄ねじとなっている。凹部１２２ｄの表面においてタンク１２０の外表面を構成する部分が、ヒートパイプ１３０の雄ねじと螺合する雌ねじとなっている。
【００４２】
ヒートパイプ１３０の外表面が雄ねじとなっており、凹部１２２ｄの表面が雌ねじとなっていることにより、ヒートパイプ１３０と凹部１２２ｄとの接触面積を増加させることができるため、凹部１２２ｄとヒートパイプ１３０との間の熱伝達率を向上して、タンク１２０の内部の冷媒を効率よく冷却することができる。また、ヒートパイプ１３０と凹部１２２ｄとを、着脱自在に連結することができる。
【００４３】
上記の実施の形態において、互いに組み合わせ可能な構成を適宜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。
【符号の説明】
【００４４】
１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ  冷却構造、１１０  電気機器本体、１１２，１２２，１２２ｂ，１２２ｄ  凹部、１２０  タンク、１２１  天板、１２３，１２３ａ，１３３  フィン、１３０  ヒートパイプ、１３１  パイプ部、１３２  作動液、１４０，１５０，１６０  熱伝導率の高い材料、１７０  ファン。
【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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