(57)【要約】【課題】巻線の冷却効率を向上できるとともに、小型化できる静止誘導器を提供する。【解決手段】鉄心２と、鉄心２の周りに巻回された巻線６と、巻線６の外側に配置された絶縁筒１５と、巻線６と絶縁筒１５を支持し、冷却媒体８の巻線６への流路を構成する板状部材１０ａと、巻線６と絶縁筒１５と板状部材１０ａとを備えたコイル部と、鉄心２とコイル部とを収納したタンク１３とを備える。巻線６の巻回軸に垂直な方向を径方向とする。巻線６と絶縁筒１５との間である垂直ダクト７と、絶縁筒１５とタンク１３との間とには、冷却媒体８が流れるように構成され、コイル部とタンク１３との間隙２３に、間隙２３の径方向の一部を塞ぐ絶縁性部材２２を備える。【選択図】図１Ａ
2019169502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、
前記鉄心の周りに巻回された巻線と、
前記巻線の外側に配置された絶縁筒と、
前記巻線と前記絶縁筒を支持し、冷却媒体の前記巻線への流路を構成する板状部材と、
前記巻線と前記絶縁筒と前記板状部材とを備えたコイル部と、
前記鉄心と前記コイル部とを収納したタンクと、
を備え、
前記巻線の巻回軸に垂直な方向を径方向とし、
前記巻線と前記絶縁筒との間である垂直ダクトと、前記絶縁筒と前記タンクとの間とには、前記冷却媒体が流れるように構成され、
前記コイル部と前記タンクとの間隙に、前記間隙の前記径方向の一部を塞ぐ絶縁性部材を備える、
ことを特徴とする静止誘導器。
【請求項２】
前記絶縁性部材は、前記絶縁筒に設けられている、
請求項１に記載の静止誘導器。
【請求項３】
前記絶縁性部材は、前記タンクの内壁に設けられている、
請求項１に記載の静止誘導器。
【請求項４】
前記巻回軸に平行な方向を上下方向とし、
前記板状部材は、前記巻線と前記絶縁筒の下部に設けられており、
前記絶縁性部材は、前記板状部材に設けられている、
請求項１に記載の静止誘導器。
【請求項５】
前記絶縁性部材は、前記径方向の外側の端部が下方に曲がっている形状を備える、
請求項４に記載の静止誘導器。
【請求項６】
前記絶縁性部材は、前記板状部材と前記タンクの内壁とを接続し、前記上下方向に開口した貫通穴を備える、
請求項４に記載の静止誘導器。
【請求項７】
前記巻回軸に平行な方向を上下方向とし、
前記絶縁性部材は、前記上下方向に延在する、
請求項３に記載の静止誘導器。
【請求項８】
前記絶縁性部材は、前記タンクの内壁に対して凹凸を持つ波型の形状である、
請求項７に記載の静止誘導器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器やリアクトルなどの静止誘導器に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器やリアクトルなどの静止誘導器は、巻線と鉄心とこれらを収納したタンクを備え、タンク内に電気絶縁と冷却を兼ねた媒体（例えば、絶縁液体や絶縁ガスなどの冷却媒体）が充填された構成を採る。
【０００３】
静止誘導器が運転すると巻線や鉄心に電気的損失が発生し、巻線や鉄心は、この損失により熱が発生して温度が上昇する。静止誘導器の耐用年数は、絶縁物や冷却媒体の温度に依存するため、所定の規格により冷却媒体や巻線の温度上昇の限度値が定められている。そこで、静止誘導器は、静止誘導器内で発生した熱を外部へ放出するための放熱手段を備えたり、冷却媒体を循環させたりすることで、静止誘導器内の温度上昇を抑制する。
【０００４】
巻線の冷却効率を向上させた静止誘導器の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の静止誘導器は、電気的損失の小さい巻線を収納した垂直ダクトの入口端に、垂直ダクトの入口を塞いで冷却媒体を流入させない仕切板を備え、冷却媒体がタンクと巻線との間隙に形成された垂直ダクトに流入するのを防ぐ構成を採る。これにより、電気的損失の小さい巻線を自然冷却し、電気的損失の大きい巻線に流通する冷却媒体の流量を多くすることで、巻線の冷却効率を向上させている。
【０００５】
特許文献２に記載された変圧器は、発熱部である巻線を効率良く冷却するために、タンク内壁と巻線の下部側との間隙にガイド体を備え、冷却媒体をガイド体で巻線に案内する構成を採る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７８９２２号公報
【特許文献２】実開平０６−２１２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術では、特許文献１、２に記載されているように、冷却媒体の巻線への流量を増加させるために、巻線とタンクとの間隙に形成された流路を完全に塞ぐ構成を備える。しかし、この構成を備えると、冷却媒体は、圧力損失が大きい巻線部の影響を受け、全体の循環流量が低減してしまうことが考えられる。また、静止誘導器では、巻線からの漏洩磁場の影響により、タンクや鉄心締付金具などの構造物でも電気的損失が発生し発熱する。タンク内の冷却媒体は、タンクの表面での熱交換に伴う自然対流により循環して巻線を冷却する。しかし、従来技術のように巻線とタンクとの間隙を完全に塞いだ場合には、冷却媒体の自然対流が妨げられる可能性がある。
【０００８】
このように、従来の静止誘導器では、巻線の冷却効率が低下することが懸念されてきた。巻線の冷却効率の低下を防止する方法の１つとして、タンク内の冷却媒体が流入して放熱する放熱器を大きくして熱交換量を増加させる方法がある。しかし、放熱器を大きくすると静止誘導器が大型になり、好ましくない。
【０００９】
本発明は、上述の点を鑑みてなされたものであり、巻線の冷却効率を向上できるとともに、小型化できる静止誘導器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】
【００１０】
本発明による静止誘導器は、鉄心と、前記鉄心の周りに巻回された巻線と、前記巻線の外側に配置された絶縁筒と、前記巻線と前記絶縁筒を支持し、冷却媒体の前記巻線への流路を構成する板状部材と、前記巻線と前記絶縁筒と前記板状部材とを備えたコイル部と、前記鉄心と前記コイル部とを収納したタンクとを備える。前記巻線の巻回軸に垂直な方向を径方向とする。前記巻線と前記絶縁筒との間である垂直ダクトと、前記絶縁筒と前記タンクとの間とには、前記冷却媒体が流れるように構成され、前記コイル部と前記タンクとの間隙に、前記間隙の前記径方向の一部を塞ぐ絶縁性部材を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、巻線の冷却効率を向上できるとともに、小型化できる静止誘導器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の実施例１による変圧器の断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例１による、図１Ａとはガード部材の位置が異なる変圧器の断面図である。
【図２Ａ】従来技術による変圧器の断面図である。
【図２Ｂ】従来技術による別の構成の変圧器の断面図である。
【図３】本発明の実施例２による変圧器の断面図である。
【図４】本発明の実施例２による別の構成の変圧器の断面図であり、変圧器の下部を拡大して示した図である。
【図５】本発明の実施例３による変圧器の断面図であり、変圧器の下部を拡大して示した図である。
【図６】本発明の実施例４による変圧器の下部中間支持部材とガード部材の平面図である。
【図７】本発明の実施例４による変圧器の、図６に示した切断線Ａ―Ａでの断面図であり、変圧器の下部を拡大して示した図である。
【図８】本発明の実施例５による変圧器の断面図である。
【図９】本発明の実施例５による変圧器のガード部材とタンクの一部を示し、ガード部材の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による静止誘導器は、巻線と巻線の外側に配置された絶縁筒と巻線と絶縁筒を支持する板状部材とを備えたコイル部と、コイル部を収納したタンクとを備え、コイル部とタンクとの間隙に、この間隙の一部のみを塞ぐ絶縁性部材を備え、この絶縁性部材によりこの間隙での冷却媒体の上下方向（巻線の巻回軸方向）の流れの一部を妨げて、発熱が大きい巻線に冷却媒体を導く。このような構成により、本発明による静止誘導器は、巻線の冷却効率を向上させることができ、熱交換器である放熱器の放熱能力を上げなくてもすむので、静止誘導器が大型化するのを抑制でき、静止誘導器を小型化することもできる。また、このような絶縁性部材により、冷却媒体は、巻線だけでなくタンクも冷却することができる。
【００１４】
以下、本発明の実施例による静止誘導器を説明する。なお、以下の実施例では、静止誘導器の例として変圧器について説明するが、本発明は、リアクトルなどの他の静止誘導器にも適用できる。
【実施例１】
【００１５】
図１Ａと図１Ｂは、本発明の実施例１による変圧器１の断面図である。変圧器１は、鉄心２、内側絶縁筒３、低圧巻線４、中間絶縁筒５、高圧巻線６、及び外側絶縁筒１５を備える。鉄心２の外側には、内側絶縁筒３が配置されている。内側絶縁筒３の周りには、低圧巻線４が巻回されている。低圧巻線４の外側には、中間絶縁筒５が配置されている。中間絶縁筒５の周りには、高圧巻線６が巻回されている。高圧巻線６の外側には、外側絶縁筒１５が配置されている。外側絶縁筒１５は、巻線４、６の外側（巻線４、６よりも鉄心２から離れた位置）に設けられた絶縁筒である。内側絶縁筒３、中間絶縁筒５、及び外側絶縁筒１５は、絶縁性の筒状部材である。なお、変圧器１は、巻線を１つまたは３つ以上備えてもよい。
【００１６】
巻線４、６は、鉄心２の周りに巻回されている。以下では、巻線４、６の巻回軸に平行な方向（図１Ａ、１Ｂの上下方向）を上下方向とし、巻回軸に垂直な方向（図１Ａ、１Ｂの左右方向、後述する図６の紙面に平行な方向）を径方向とし、巻回軸の周りの方向（巻線４、６の巻回方向）を周方向とする。なお、外側とは、主に径方向において、鉄心２から離れていく方向のことである。
【００１７】
内側絶縁筒３と低圧巻線４との間、低圧巻線４と中間絶縁筒５との間、中間絶縁筒５と高圧巻線６との間、及び高圧巻線６と外側絶縁筒１５との間は、上下方向に延伸する垂直ダクト７である。垂直ダクト７には、冷却媒体８が流れる。
【００１８】
冷却媒体８は、垂直ダクト７を流れ、鉄心２、低圧巻線４、及び高圧巻線６を冷却する。図１Ａと図１Ｂでは、冷却媒体８の流れを矢印で示している。冷却媒体８には、例えば絶縁液体や絶縁ガスを用いることができる。絶縁液体には、鉱油系の絶縁油が一般に用いられ、例えば、アルキルベンゼン、シリコン油、及び植物油などの合成絶縁油が用いられる。絶縁ガスには、例えば、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスが用いられる。
【００１９】
変圧器１は、さらに、２つの支持部材１１、複数の中間支持部材１０、複数のコマ部材９、２つの鉄心締付金具１２、タンク１３、及び放熱器１４を備える。
【００２０】
支持部材１１は、リング形の絶縁性部材であり、内側絶縁筒３、低圧巻線４、中間絶縁筒５、高圧巻線６、及び外側絶縁筒１５の上下方向の両端部に１つずつ設けられる。
【００２１】
中間支持部材１０は、リング形の絶縁性の板状部材であり、内側絶縁筒３、低圧巻線４、中間絶縁筒５、高圧巻線６、及び外側絶縁筒１５の上下方向の両端部に設けられ、これらを支持する。中間支持部材１０は、この両端部のそれぞれに複数設けられる。巻線４、６と絶縁筒３、５、１５の下部に設けられた中間支持部材１０は、冷却媒体８が垂直ダクト７に流入する開口部を備え、冷却媒体８の巻線４、６への流路を構成する。巻線４、６と絶縁筒３、５、１５の上部に設けられた中間支持部材１０は、冷却媒体８が垂直ダクト７から流出する開口部を備え、冷却媒体８の巻線４、６からの流路を構成する。
【００２２】
以下では、巻線４、６と絶縁筒３、５、１５の下部に設けられた中間支持部材１０を、下部中間支持部材１０ａと呼ぶ。
【００２３】
コマ部材９は、絶縁性の角型ブロック材であり、中間支持部材１０同士の間に複数設けられる。コマ部材９は、中間支持部材１０同士の間に間隙を形成するとともに、コマ部材９同士の間に間隙を形成する部材である。冷却媒体８は、これらの間隙と中間支持部材１０の開口部を流れ、巻線４、６に対して流入と流出をする。
【００２４】
鉄心締付金具１２は、内側絶縁筒３、低圧巻線４、中間絶縁筒５、高圧巻線６、及び外側絶縁筒１５の上下方向の両端部に１つずつ設けられ、支持部材１１、コマ部材９、及び中間支持部材１０を間に挟んで、低圧巻線４と高圧巻線６を上下方向から押圧して締め付ける。鉄心締付金具１２は、このようにして巻線４、６を支持する。鉄心２も、鉄心締付金具１２により締め付けられている。
【００２５】
変圧器１において、内側絶縁筒３、低圧巻線４、中間絶縁筒５、高圧巻線６、外側絶縁筒１５、支持部材１１、中間支持部材１０、及びコマ部材９を備える部分を、コイル部と呼ぶ。
【００２６】
タンク１３は、このようにして構成された変圧器１の構成要素、すなわち鉄心２とコイル部と鉄心締付金具１２を収納する。タンク１３には、冷却媒体８が充填される。タンク１３は、上部と下部に連通路を備える。コイル部とタンク１３との間には間隙２３があり、冷却媒体８は、間隙２３の中でも上下方向に流れる。間隙２３は、タンク１３の内壁と外側絶縁筒１５との間の間隙と、タンク１３の内壁と中間支持部材１０との間の間隙であり、径方向の間隙である。
【００２７】
放熱器１４は、タンク１３の連通路でタンク１３に連通する。タンク１３内の冷却媒体８は、対流により連通路と放熱器１４を流れて循環する。放熱器１４内では、冷却媒体８と大気との間の熱交換により、外部に熱が放散されて冷却媒体８の温度が低下する。
【００２８】
冷却媒体８は、対流によりタンク１３と放熱器１４を循環することにより、巻線４、６と鉄心２を冷却する。冷却媒体８が自然対流によりタンク１３と放熱器１４を循環する流れについて説明する。
【００２９】
変圧器１の運転により発生した電気的損失は、巻線４、６と鉄心２での発熱となる。垂直ダクト７内の冷却媒体８は、この発熱で加熱されて温度が上昇する。この結果、冷却媒体８は、垂直ダクト７内で体積が膨張するため、比重が低下し、上昇流が発生する。この上昇流により、冷却媒体８は、コマ部材９が形成した間隙を流れ、中間支持部材１０から流出し、タンク１３の上部の連通路から放熱器１４内に流入する。
【００３０】
放熱器１４内では、冷却媒体８は、大気との間の熱交換により温度が低下して比重が大きくなるため、下降流が発生する。放熱器１４内の冷却媒体８は、タンク１３の下部の連通路からタンク１３内に流入する。タンク１３内に流入した冷却媒体８は、中間支持部材１０（下部中間支持部材１０ａ）に流入し、コマ部材９が形成した間隙を流れ、再び垂直ダクト７内に流入する。
【００３１】
本実施例による変圧器１は、この冷却媒体８の自然対流による循環によって、巻線４、６と鉄心２を冷却する。このような自然対流冷却式の変圧器は、冷却媒体８の温度変化に伴う密度変化を駆動力として冷却媒体８を循環させているため、垂直ダクト７を流れる冷却媒体８の流量が圧力損失に依存し、ポンプで冷却媒体８を循環させる強制冷却式の変圧器と比べて、冷却効率が劣る傾向にある。前述の通り、変圧器１の耐用年数は、絶縁性部材や冷却媒体８の温度に依存するため、発熱部である巻線４、６と鉄心２を効率よく冷却する必要がある。
【００３２】
ここで、従来技術による変圧器を説明する。
【００３３】
図２Ａと図２Ｂは、従来技術による変圧器１００の断面図である。図２Ａと図２Ｂにおいて、図１Ａ、１Ｂと同一の符号は、図１Ａ、１Ｂに示した変圧器１と同一または共通する構成要素を示すので、これらの構成要素については説明を省略する。
【００３４】
図２Ａに示した従来技術による変圧器１００では、間隙２３を流れる冷却媒体８の圧力損失は、垂直ダクト７を流れる冷却媒体８の圧力損失よりも小さい。このため、冷却媒体８は、タンク１３内では主に間隙２３に流れ、巻線４、６の冷却効率が低下する。
【００３５】
これを防ぐために、従来技術では、例えば仕切板などで間隙２３を完全に塞ぐこともある。
【００３６】
図２Ｂに示した従来技術による変圧器１０１は、外側絶縁筒１５とタンク１３の内壁とを接続する仕切板１０２を備え、仕切板１０２で間隙２３を完全に塞ぎ、垂直ダクト７に流れて巻線４、６を冷却する冷却媒体８の流量を増加させている。しかし、上述したように、仕切板１０２で間隙２３を完全に塞ぐと、冷却媒体８は、全体の循環流量が低減したり、自然対流が妨げられたりして、巻線４、６の冷却効率が低下する懸念がある。
【００３７】
図１Ａと図１Ｂに示した本実施例による変圧器１は、コイル部とタンク１３との間隙２３に、ガード部材２２を備える。ガード部材２２は、間隙２３の径方向の一部を塞ぎ、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる部材であり、例えば板状部材である。ガード部材２２は、絶縁性であり、コイル部とタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞ぐ部材であれば、形状や大きさは任意に定めることができる。
【００３８】
ガード部材２２は、間隙２３の径方向の全てを塞がずに一部のみを塞ぐ。ガード部材２２は、図１Ａに示すように、外側絶縁筒１５に設けることができる。ガード部材２２とタンク１３の内壁との径方向の間隙の大きさは、任意に定めることができる。また、ガード部材２２は、図１Ｂに示すように、タンク１３の内壁に設けることができる。ガード部材２２と外側絶縁筒１５との径方向の間隙の大きさは、任意に定めることができる。ガード部材２２は、周方向では、外側絶縁筒１５の全体に設けても一部に設けてもよく、タンク１３の内壁の全体に設けても一部に設けてもよい。すなわち、ガード部材２２は、間隙２３の周方向の全体または一部を塞ぐ。
【００３９】
冷却媒体８は、一部が間隙２３を上方に流れ、残りが垂直ダクト７に流入する。
【００４０】
コイル部とタンク１３との間隙２３にガード部材２２を備えると、ガード部材２２とタンク１３の内壁との間隙の大きさ、またはガード部材２２とコイル部（外側絶縁筒１５）との間隙の大きさに応じて、間隙２３を流れて循環する冷却媒体８の間隙２３での圧力損失を調整することができる。ガード部材２２を設けることにより、間隙２３と放熱器１４によって形成された循環流路を流れる冷却媒体８の圧力損失を大きくし、垂直ダクト７に流れて巻線４、６を冷却する冷却媒体８の流量を増加させることができるため、巻線４、６の冷却効率を向上できる。
【００４１】
また、変圧器１では、巻線４、６からの漏洩磁場により、タンク１３と鉄心締付金具１２においても電気的損失が発生し、タンク１３と鉄心締付金具１２が発熱する。
【００４２】
図２Ｂに示した変圧器１０１のように、間隙２３を仕切板１０２で完全に塞ぐと、タンク１３の下部で発生した電気的損失による発熱で温められた冷却媒体８は、垂直ダクト７に流入するため、巻線４、６の冷却効率を低下させてしまう。
【００４３】
図１Ａと図１Ｂに示した本実施例による変圧器１は、コイル部（外側絶縁筒１５）とタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞ぐガード部材２２を備える。このため、タンク１３の下部（特に、ガード部材２２と下部中間支持部材１０ａとの上下方向の間の部分）での発熱で温められた冷却媒体８は、垂直ダクト７以外（間隙２３の上部）に流れ、放熱器１４で冷却された冷却媒体８は、垂直ダクト７に流入するので、巻線４、６を効率良く冷却することが可能である。間隙２３を流れる冷却媒体８は、発熱したタンク１３の冷却に寄与する。
【００４４】
本実施例による変圧器１は、垂直ダクト７に流入する冷却媒体８の流量を増加させることができるので、巻線４、６の温度上昇を効果的に抑制することができる。したがって、本実施例による変圧器１は、従来技術による変圧器よりも、放熱器１４に求められる熱交換量を低減でき、放熱器１４を小型化できる。
【００４５】
さらに、本実施例による変圧器１は、巻線４、６の冷却効率を向上できるので、巻線４、６を構成する素線の寸法を小さくして、巻線４、６の電流密度を高めることができる。このため、本実施例による変圧器１は、巻線４、６を小型化することができ、変圧器１の寸法と重量を低減して小型化することができる。
【実施例２】
【００４６】
図３と図４を用いて、本発明の実施例２による変圧器１を説明する。図３と図４において、図１Ａ、１Ｂと同一の符号は、図１Ａ、１Ｂに示した変圧器１と同一または共通する構成要素を示し、これらの構成要素については詳細な説明を省略する。
【００４７】
本実施例による変圧器１は、コイル部とタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞いで、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる部材であるガード部材２２を、１つまたは複数の下部中間支持部材１０ａに備える。ガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａの１つだけに１つ設けられてもよく、複数の下部中間支持部材１０ａのうちの２つ以上に１つずつ設けられてもよい。下部中間支持部材１０ａに設けられたガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａとタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞いで、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる。
【００４８】
図３は、本実施例による変圧器１の断面図である。図３に示す変圧器１は、１つのガード部材２２を、複数の下部中間支持部材１０ａのうち、１つの下部中間支持部材１０ａに備える。ガード部材２２は、複数の下部中間支持部材１０ａのうち、最も上方にある下部中間支持部材１０ａに設置するのが好ましい。
【００４９】
図４は、本実施例による別の構成の変圧器１の断面図であり、変圧器１の下部、特に下部中間支持部材１０ａを拡大して示した図である。図４に示す変圧器１は、複数のガード部材２２を複数の下部中間支持部材１０ａに備える。ガード部材２２のそれぞれは、１つの下部中間支持部材１０ａに設置される。
【００５０】
図３と図４に示したガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａが径方向に延伸することで構成してもよい。すなわち、下部中間支持部材１０ａが外側絶縁筒１５よりも径方向の外側に延在することにより、ガード部材２２が形成されてもよい。
【００５１】
ガード部材２２は、実施例１で述べたように、間隙２３の周方向の全体または一部を塞ぐ。したがって、ガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａの周方向の全体に設けても一部に設けてもよい。また、ガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａの周方向の全体または一部が外側絶縁筒１５よりも径方向の外側に延在することにより、形成されてもよい。
【００５２】
冷却媒体８は、一部が間隙２３を上方に流れ、残りが垂直ダクト７に流入する。
【００５３】
本実施例による変圧器１は、このようなガード部材２２を備えることにより、コイル部とタンク１３との間隙２３で上下方向に流れる冷却媒体８を垂直ダクト７に導くことができ、垂直ダクト７の冷却媒体８の流量を増加させることができる。垂直ダクト７における冷却媒体８の流量が増加することにより、巻線４、６の冷却効率を向上させることができる。
【００５４】
ガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａが径方向の外側に延在することで構成されていると、新たな部材として設ける必要がなく、ガード部材２２を支持する構造を設ける必要もないため、従来技術による変圧器と同程度の製作時間で製作できる。
【００５５】
また、図４に示すように、複数のガード部材２２のうち上方にあるガード部材２２は、外側絶縁筒１５の径方向の外側に延在する長さが、下方にあるガード部材２２と比べて長いか等しいという構成にしてもよい。すなわち、複数のガード部材２２は、全体として、上方に向かって径方向の外側に長くなり、階段状となるように構成してもよい。
【００５６】
本実施例による変圧器１は、以上の構成を採ることにより、垂直ダクト７に流入する冷却媒体８の流量を増加させることができるので、巻線４、６の温度上昇を効果的に抑制することができる。したがって、本実施例による変圧器１は、従来技術による変圧器よりも、放熱器１４に求められる熱交換量を低減でき、放熱器１４を小型化できる。
【００５７】
さらに、本実施例による変圧器１は、巻線４、６の冷却効率を向上できるので、巻線４、６を構成する素線の寸法を小さくして、巻線４、６の電流密度を高めることができる。このため、本実施例による変圧器１は、巻線４、６を小型化することができ、変圧器１の寸法と重量を低減して小型化することができる。
【実施例３】
【００５８】
図５を用いて、本発明の実施例３による変圧器１を説明する。図５において、図３、４と同一の符号は、図３、４に示した変圧器１と同一または共通する構成要素を示し、これらの構成要素については詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施例による変圧器１は、コイル部とタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞いで、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる部材であるガード部材２２を、１つまたは複数の下部中間支持部材１０ａに備える。下部中間支持部材１０ａに設けられたガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａとタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞いで、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる。
【００６０】
図５は、本実施例による変圧器１の断面図であり、変圧器１の下部、特に下部中間支持部材１０ａを拡大して示した図である。図５に示す変圧器１は、１つの下部中間支持部材１０ａ（最も上方にある下部中間支持部材１０ａ）が１つのガード部材２２を備えるが、複数の下部中間支持部材１０ａが１つずつガード部材２２を備えてもよい。ガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａの周方向の全体に設けても一部に設けてもよい。また、ガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａの周方向の全体または一部が外側絶縁筒１５よりも径方向の外側に延在することにより、形成されてもよい。
【００６１】
ガード部材２２は、径方向の外側の端部が曲がって下方を向いている形状を備える。ガード部材２２は、径方向の外側の端部が下方に曲がっている形状を備えるので、浮力で上昇する冷却媒体８の流れを、垂直ダクト７に向かって流れるように導くことができ、垂直ダクト７に流入する冷却媒体８の流量を増加させることができる。冷却媒体８は、一部が間隙２３を上方に流れ、残りが垂直ダクト７に流入する。
【００６２】
本実施例による変圧器１は、以上の構成を採ることにより、垂直ダクト７に流入する冷却媒体８の流量を増加させることができるので、巻線４、６の温度上昇を効果的に抑制することができる。したがって、本実施例による変圧器１は、従来技術による変圧器よりも、放熱器１４に求められる熱交換量を低減でき、放熱器１４を小型化できる。
【００６３】
さらに、本実施例による変圧器１は、巻線４、６の冷却効率を向上できるので、巻線４、６を構成する素線の寸法を小さくして、巻線４、６の電流密度を高めることができる。このため、本実施例による変圧器１は、巻線４、６を小型化することができ、変圧器１の寸法と重量を低減して小型化することができる。
【実施例４】
【００６４】
図６と図７を用いて、本発明の実施例４による変圧器１を説明する。図６と図７において、図３、４と同一の符号は、図３、４に示した変圧器１と同一または共通する構成要素を示し、これらの構成要素については詳細な説明を省略する。
【００６５】
本実施例による変圧器１は、コイル部とタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞いで、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる部材であるガード部材２２を、１つの下部中間支持部材１０ａに備える。下部中間支持部材１０ａに設けられたガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａとタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞いで、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる。
【００６６】
図６は、本実施例による変圧器１の下部中間支持部材１０ａとガード部材２２の平面図であり、ガード部材２２の構成を示す。下部中間支持部材１０ａには、コマ部材９が放射状に設置されている。ガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａの周方向の全体に設けられている。ガード部材２２は、実施例２で説明したように、下部中間支持部材１０ａが外側絶縁筒１５よりも径方向の外側に延在することにより形成されている。
【００６７】
ガード部材２２は、上下方向に開口して周方向に並んだ複数の貫通穴７１を備える。貫通穴７１は、ガード部材２２の径方向の一部と周方向の一部が開口するように、ガード部材２２に設けられる。なお、ガード部材２２は、上下方向に開口した１つの貫通穴７１を備えてもよい。
【００６８】
図７は、本実施例による変圧器１の、図６に示した切断線Ａ―Ａでの断面図であり、変圧器１の下部、特に下部中間支持部材１０ａを拡大して示した図である。図７に示す変圧器１は、図６に示したガード部材２２を１つの下部中間支持部材１０ａに備える。
【００６９】
ガード部材２２は、最も上方にある下部中間支持部材１０ａが径方向の外側に延在したものであり、タンク１３の内壁に接続している。ガード部材２２は、下部中間支持部材１０ａとタンク１３の内壁とを接続するが、貫通穴７１を備えるので、間隙２３の径方向の一部を塞いでいる。このような構成により、ガード部材２２は、間隙２３の径方向の一部を塞ぎ、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる。冷却媒体８は、一部が貫通穴７１を通って間隙２３を上方に流れ、残りが垂直ダクト７に流入する。
【００７０】
このようなガード部材２２を設けることにより、間隙２３を流れる冷却媒体８の圧力損失が大きくなり、垂直ダクト７に流れて巻線４、６を冷却する冷却媒体８の流量が増加するため、巻線４、６の冷却効率が向上する。貫通穴７１の大きさは、間隙２３を流れる冷却媒体８の圧力損失と、垂直ダクト７を流れる冷却媒体８の圧力損失との大小関係によって、決定することができる。例えば、垂直ダクト７を流れる冷却媒体８の流量が、間隙２３を流れる冷却媒体８の流量よりも多くなるように、貫通穴７１の大きさを決定することができる。
【００７１】
本実施例による変圧器１は、以上の構成を採ることにより、垂直ダクト７に流入する冷却媒体８の流量を増加させることができるので、巻線４、６の温度上昇を効果的に抑制することができる。したがって、本実施例による変圧器１は、従来技術による変圧器よりも、放熱器１４に求められる熱交換量を低減でき、放熱器１４を小型化できる。
【００７２】
さらに、本実施例による変圧器１は、巻線４、６の冷却効率を向上できるので、巻線４、６を構成する素線の寸法を小さくして、巻線４、６の電流密度を高めることができる。このため、本実施例による変圧器１は、巻線４、６を小型化することができ、変圧器１の寸法と重量を低減して小型化することができる。
【実施例５】
【００７３】
図８と図９を用いて、本発明の実施例５による変圧器１を説明する。図８と図９において、図１Ｂと同一の符号は、図１Ｂに示した変圧器１と同一または共通する構成要素を示し、これらの構成要素については詳細な説明を省略する。
【００７４】
本実施例による変圧器１は、コイル部とタンク１３との間隙２３の径方向の一部を塞いで、間隙２３での冷却媒体８の上下方向の流れの一部を妨げる部材であるガード部材２２を、タンク１３の内壁に備える。
【００７５】
図８は、本実施例による変圧器１の断面図である。図８に示す変圧器１は、上下方向に延在するガード部材２２を、タンク１３の内壁に備える。ガード部材２２は、タンク１３の内壁の周方向の全体に設けても一部に設けてもよい。
【００７６】
タンク１３の表面では、巻線４、６からの漏洩磁場により発生する電気的損失によってタンク１３が発熱し、冷却媒体８が加熱される。加熱された冷却媒体８は、上方向への浮力が生じ、間隙２３を上昇して放熱器１４に流れて循環する。このようにして生じた冷却媒体８の対流は、変圧器１の冷却（特にタンク１３の冷却）を促進する。
【００７７】
図９は、ガード部材２２とタンク１３の一部を示し、ガード部材２２の構成例を示す斜視図である。図９に示すように、ガード部材２２は、冷却媒体８の対流を妨げないように、タンク１３の内壁に対して凹凸を持つ波型の形状であって、周方向に凹凸が繰り返される形状であるのが好ましい。ガード部材２２は、波型の頂部のみでタンク１３の内壁に接触する。
【００７８】
ガード部材２２がこのような形状であると、ガード部材２２とタンク１３の内壁との間には上下方向に延伸する流路２４が形成される。したがって、冷却媒体８は、コイル部とタンク１３との間隙２３では、外側絶縁筒１５とガード部材２２との間と、ガード部材２２とタンク１３の内壁との間（流路２４）を上下方向に流れることができる。なお、波型の形状のガード部材２２は、その厚さによって、間隙２３の径方向の一部を塞ぐことができる。
【００７９】
ガード部材２２をタンク１３の内壁に設置すると、ガード部材２２とタンク１３とが接触する部分では、ガード部材２２の熱伝達率が悪いため、タンク１３の表面の温度が上昇してしまう。
【００８０】
ガード部材２２が波型の形状であると、ガード部材２２は波型の頂部のみでタンク１３の内壁に接触するので、ガード部材２２とタンク１３とが接触する面積を低減することができ、タンク１３の表面の温度の上昇を抑制できる。さらに、冷却媒体８がガード部材２２とタンク１３の内壁との間（流路２４）でタンク１３の内壁に接して流れるので、タンク１３は、流路２４でも冷却媒体８と熱交換を行うことができる。したがって、ガード部材２２が波型の形状であると、タンク１３の内壁にガード部材２２が設置されても、タンク１３の表面での冷却特性は損なわれない。
【００８１】
コイル部とタンク１３との間隙２３を流れる冷却媒体８の圧力損失は、ガード部材２２の厚さや形状を調整することにより、調整することができる。ガード部材２２が波型の形状である場合には、さらにガード部材２２の波形、例えば波高（タンク１３の内壁からの突出長）や波長（隣り合う頂部の間隔）を変えることにより、間隙２３を流れる冷却媒体８の圧力損失を調整することができる。
【００８２】
本実施例による変圧器１は、以上の構成を採ることにより、垂直ダクト７に流入する冷却媒体８の流量を増加させることができるので、巻線４、６の温度上昇を効果的に抑制することができる。したがって、本実施例による変圧器１は、従来技術による変圧器よりも、放熱器１４に求められる熱交換量を低減でき、放熱器１４を小型化できる。
【００８３】
さらに、本実施例による変圧器１は、巻線４、６の冷却効率を向上できるので、巻線４、６を構成する素線の寸法を小さくして、巻線４、６の電流密度を高めることができる。このため、本実施例による変圧器１は、巻線４、６を小型化することができ、変圧器１の寸法と重量を低減して小型化することができる。
【００８４】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１…変圧器、２…鉄心、３…内側絶縁筒、４…低圧巻線、５…中間絶縁筒、６…高圧巻線、７…垂直ダクト、８…冷却媒体、９…コマ部材、１０…中間支持部材、１０ａ…下部中間支持部材、１１…支持部材、１２…鉄心締付金具、１３…タンク、１４…放熱器、１５…外側絶縁筒、２２…ガード部材、２３…間隙、２４…流路、７１…貫通穴、１００、１０１…変圧器、１０２…仕切板。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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