(57)【要約】【課題】変圧器のコイルのホットスポットを重点的に冷却する。【解決手段】タンク５の下部の高さに設けられる第１のヘッダー６−２と、タンク５の上部の高さに設けられる第２のヘッダー６−１と、タンク５の中間部の高さに設けられる第３のヘッダー６−３を有し、第３のヘッダー６−３の流量を第１のヘッダー６−２の流量よりも大きくする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、前記鉄心に巻き回されたコイルとが配置されたタンクを有し、前記タンク内は冷却媒体で満たされる変圧器であって、
前記タンクの側面部には、複数のヘッダーにより接続されるラジエータが配置されており、
前記複数のヘッダーは、前記タンクの下部の高さに設けられる第１のヘッダーと、
前記タンクの上部の高さに設けられる第２のヘッダーと、
前記タンクの下部と前記タンクの上部との間の中間部の高さに設けられる第３のヘッダーとを有し、
前記第３のヘッダーの流量は前記第１のヘッダーの流量よりも大きいことを特徴とする変圧器。
【請求項２】
前記第１のヘッダーは第１の断面積を有し、
前記第３のヘッダーは第２の断面積を有し、
前記第３のヘッダーの前記第２の断面積を、前記第１のヘッダーの前記第１の断面積よりも大きくすることにより、前記第３のヘッダーの流量を前記第１のヘッダーの流量よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】
前記第１のヘッダーには、第１のバルブが設けられており、
前記第３のヘッダーには、第２のバルブが設けられており、
前記第１のバルブを閉じて前記第２のバルブを開くことにより、前記第３のヘッダーの流量を前記第１のヘッダーの流量よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項４】
前記タンクの前記側面部は、第１の側面部と第２の側面部を有し、
前記ラジエータは、前記タンクの前記第１の側面部と前記第２の側面部にそれぞれ配置されており、
前記第１のヘッダー、前記第２のヘッダー及び前記第３のヘッダーは、前記第１の側面部と前記第２の側面部にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項５】
前記タンクの前記側面部は、第１の側面部と第２の側面部を有し、
前記ラジエータは、前記タンクの前記第１の側面部と前記第２の側面部にそれぞれ配置されており、
前記第１のヘッダーは、前記第１の側面部に設けられており、
前記第２のヘッダーは、前記第１の側面部と前記第２の側面部にそれぞれ設けられており、
前記第３のヘッダーは、前記第２の側面部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項６】
前記第１のヘッダーと前記第２ヘッダーを介して、前記冷却媒体は前記タンク内を前記タンクの前記上部と前記下部の間で循環し、
前記第２のヘッダーと前記第３のヘッダーを介して、前記冷却媒体は前記タンク内を前記タンクの前記上部と前記中間部の間で循環することを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項７】
前記タンク内は前記冷却媒体として絶縁油で満たされることを特徴とする請求項１に記載の変圧器。
【請求項８】
第１の鉄心と、前記第１の鉄心の上に配置される第２の鉄心と、
前記第１の鉄心に巻き回された第１のコイルと、前記第２の鉄心に巻き回された第２のコイルとが配置されたタンクを有し、前記タンク内は前記第１の鉄心よりも高い位置まで絶縁油で満たされる変圧器であって、
前記タンクの側面部には、複数のヘッダーにより接続されるラジエータが配置されており、
前記複数のヘッダーは、前記第２の鉄心の上部と前記絶縁油の油面との間の高さに設けられる第１のヘッダーと、
前記第１の鉄心の上部と前記第２の鉄心の上部との間の高さに設けられる第２のヘッダーと、
前記第２のヘッダーの下部と前記ラジエータの下部との間の高さに設けられる第３のヘッダーを有し、
前記第２のヘッダーの流量は前記第３のヘッダーの流量よりも大きいことを特徴とする変圧器。
【請求項９】
前記第３のヘッダーは、前記第１の鉄心の下部と前記第２の鉄心の下部との間の高さに設けられていることを特徴とする請求項８に記載の変圧器。
【請求項１０】
前記第３のヘッダーには、バルブが設けられており、
前記バルブを閉じることにより、前記第２のヘッダーの流量を前記第３のヘッダーの流量よりも大きくすることを特徴とする請求項８に記載の変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、油入変圧器において、ラジエータを用いた冷却構造はタンクの上下にヘッダー（絶縁油の入口と出口）を設ける構造となっている。冷却媒体である絶縁油がタンク内の熱源であるコイルにより暖められ、タンク上部のヘッダーからラジエータへ流れ込む。ラジエータで絶縁油が冷やされ、タンク下部のヘッダーからタンク内に絶縁油が流れ込みコイルを冷却する。
【０００３】
そして、再びコイルにより絶縁油が暖められる。このように、ラジエータを用いた冷却構造は、絶縁油がラジエータから上下のヘッダーを介してタンク内を循環するように構成されている。
【０００４】
このような冷却構造は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１では、絶縁油の入口と出口である上部配管及び下部配管をタンクの上下に設け、絶縁油を上部配管及び下部配管を介してタンク内を循環させてコイル全体を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７７３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、絶縁油は上に位置するほど温度が上昇していくので、絶縁油を冷却媒体に使用している変圧器のコイルにおいて、コイルの上端にホットスポット（最も熱くなる部分）が存在する。
【０００７】
特許文献１では、絶縁油を上部配管及び下部配管を介してタンク内を循環させてコイル全体を均等に冷却しているため、コイルのホットスポットを重点的に冷却することは困難である。このため、コイルのホットスポットの部分だけ巻線温度が高くなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、コイルのホットスポットを重点的に冷却することが可能な変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様の変圧器は、鉄心と、前記鉄心に巻き回されたコイルとが配置されたタンクを有し、前記タンク内は冷却媒体で満たされる変圧器であって、前記タンクの側面部には、複数のヘッダーにより接続されるラジエータが配置されており、前記複数のヘッダーは、前記タンクの下部の高さに設けられる第１のヘッダーと、前記タンクの上部の高さに設けられる第２のヘッダーと、前記タンクの下部と前記タンクの上部との間の中間部の高さに設けられる第３のヘッダーとを有し、前記第３のヘッダーの流量は前記第１のヘッダーの流量よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様の変圧器は、第１の鉄心と、前記第１の鉄心の上に配置される第２の鉄心と、前記第１の鉄心に巻き回された第１のコイルと、前記第２の鉄心に巻き回された第２のコイルとが配置されたタンクを有し、前記タンク内は前記第１の鉄心よりも高い位置まで絶縁油で満たされる変圧器であって、
前記タンクの側面部には、複数のヘッダーにより接続されるラジエータが配置されており、前記複数のヘッダーは、前記第２の鉄心の上部と前記絶縁油の油面との間の高さに設けられる第１のヘッダーと、前記第１の鉄心の上部と前記第２の鉄心の上部との間の高さに設けられる第２のヘッダーと、前記第２のヘッダーの下部と前記ラジエータの下部との間の高さに設けられる第３のヘッダーを有し、前記第２のヘッダーの流量は前記第３のヘッダーの流量よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、変圧器のコイルのホットスポットを重点的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１ａ】関連技術の変圧器の上面図である。
【図１ｂ】関連技術の変圧器の正面図である。
【図１ｃ】コイル及び鉄心の斜視図である。
【図２】実施例１の変圧器の正面図である。
【図３】実施例２の変圧器の正面図である。
【図４】実施例３の変圧器の正面図である。
【図５】実施例４の変圧器の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[関連技術]
【００１４】
最初に、図１ａ、図１ｂ及び図１ｃを参照して、関連技術の変圧器について説明する。
【００１５】
図１ａ及び図１ｂに示すように、変圧器のタンク５内に、冷却媒体である絶縁油４が満たされている。タンク５内には、コイル１、鉄心２、締金具３が内蔵されている。そして、絶縁油４は、流路７に示すように、上部ヘッダー６−１からラジエータ６内に流し込み、冷却された絶縁油４が下部ヘッダー６−２からタンク５内に流し込む構造となっている。図１ｃに示すように、鉄心２にコイル１が巻き回されている。
【００１６】
なお、一般的に、絶縁油４は上に位置するほど温度が上昇していくので、絶縁油４を冷却媒体に使用している変圧器のコイル１においては、コイル１の上端にホットスポット８が存在する。ここで、ホットスポット８とは、最も熱くなる部分を言う。
【００１７】
関連技術の変圧器は、絶縁油４がコイル１内を通りコイル１全体を冷却する構造であり、コイル１のホットスポット８を直接冷却することは困難である。この結果、コイル１のホットスポット８の部分だけ巻線温度が高くなる。
【００１８】
本発明の実施例は、コイル１のホットスポット８の冷却とコイル１全体の冷却を同時に行えるような構成を採用する。
【００１９】
上記構成を採用することにより、コイル１のホットスポット８を重点的に冷却することが可能になる。具体的には、コイル１のホットスポット８の冷却とコイル１内に絶縁油４を通しコイル１全体の冷却を同時に行う。これにより、コイル１の巻線温度の上昇を抑えることが可能になる。この結果、巻線導体の断面積の縮小、軽量化及び小型化が可能になり原価を抑えることができる。されに、コイル１の小型化によりタンク４の小型化が可能となる。
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図２を参照して、実施例１の変圧器について説明する。
実施例１の変圧器は、図１ｂに示す関連技術の変圧器おいて、上部ヘッダー６−１と下部ヘッダー６−２の間に中部ヘッダー６−３を設けた構造を有する。その他の構成は、図１ｂに示す関連技術の変圧器の構成とほぼ同様なので、その詳細な説明は省略する。
【００２１】
図２に示すように、タンク５の側面部には、複数のヘッダーにより接続されるラジエータ６が配置されている。複数のヘッダーは、タンク５の下部の高さに設けられる下部ヘッダー６−２（第１のヘッダー）と、タンク５の上部の高さに設けられる上部ヘッダー６−１（第２のヘッダー）と、タンク５の下部とタンク５の上部との間の中間部の高さに設けられる中部ヘッダー６−３（第３のヘッダー）とを有する。
【００２２】
中部ヘッダー６−３を設けることで、流路７に示すように、コイル１内を絶縁油４が通過しながら、コイル１のホットスポット８を冷却することが可能となりコイル１の冷却性能が増す。
【００２３】
また、上部ヘッダー６−１、下部ヘッダー６−２、中部ヘッダー６−３の断面積（絶縁油４の流れる面積）を大きくしたり小さくしたりとすることで重点的にコイル１のホットスポット８を冷却することが可能となる。例えば、中部ヘッダー６−３よりも下部ヘッダー６−２の断面積を小さくすることで圧力損失により、絶縁油４の流量を強制的に変動させ、コイル１のホットスポット８をより冷却することができる。
【実施例２】
【００２４】
図３を参照して、実施例２の変圧器について説明する。
実施例２の変圧器は、図２に示す実施例１の変圧器おいて、上部ヘッダー６−１、下部ヘッダー６−２及び中部ヘッダー６−３にそれぞれバルブ９を設けた構造を有する。その他の構成は、図２に示す実施例１の変圧器の構成とほぼ同様なのでその説明は省略する。
【００２５】
実施例２の変圧器では、例えば、下部ヘッダー６−２に設けたバルブ９を「閉」とし、中部ヘッダー６−３に設けたバルブ９を「開」とする。これにより、中部ヘッダー６−３の流量を下部ヘッダー６−２の流量よりも大きくすることが可能になる。
【００２６】
このように、バルブ９を開閉させることにより、絶縁油４の流路７を適宜調節でき、下部の流路を断ち中部ヘッダー６−３からの流路のみとすることができる。このようにして、ホットスポット８の部分を重点的に冷却することが可能となる。
【００２７】
ホットスポット８を冷却する必要がない場合は、中部ヘッダー６−３のバルブ９を「閉」、下部のヘッダー６−２を「開」とすればよい。
【００２８】
なお、バルブ９の「開」「閉」のみの調整だけではなく、流量を自在に制御できるバルブを採用すれば、コイル１の状態によって中部ヘッダー６−３と下部ヘッダー６−２の流量を自在に設定できるので効率的な冷却が可能となる。
【実施例３】
【００２９】
図４を参照して、実施例３の変圧器について説明する。
実施例３の変圧器は、図２に示す実施例１の変圧器おいて、タンク５の両側面部に、異なる大きさのラジエータ６をそれぞれ配置した構造とする。その他の構成は、図２に示す実施例１の変圧器図の構成とほぼ同様なのでその詳細な説明は省略する。
【００３０】
図４に示すように、向かって左側のラジエータ６には、上部ヘッダー６−１と下部ヘッダー６−２が設けられている。一方、向かって右側のラジエータ６には、上部ヘッダー６−１と中部ヘッダー６−３が設けられている。
【００３１】
絶縁油４は、図４の流路７に示すように、向かって右側のラジエータ６に設けられた中部ヘッダー６−３を通過してコイル１のホットスポット８を冷却する。
【００３２】
具体的には、向かって左側のラジエータ６がコイル５内に絶縁油４を通過させてコイル１全体を均等に冷却させる。一方、向かって右側のラジエータ６がコイル１のホットスポット８を重点的に冷却する。
【００３３】
実施例３では、左右のラジエータ６には、２つのヘッダーだけを設ければ良いので、原価を抑えることが可能となる。尚、本構造においては、様々なパターンでラジエータ６のヘッダーを配置することが可能である。
【実施例４】
【００３４】
図５を参照して、実施例４の変圧器について説明する。
実施例４の変圧器は、段積コイル構造において、図２に示す実施例１の変圧器の構成を適用したものである。その他の構成は、図２に示す実施例１の変圧器図の構成とほぼ同様なのでその詳細の説明は省略する。
【００３５】
下部ヘッダー６−２が下段コイル１０−２の位置だけにあると、上段コイル１０−１は下段コイル１０−２に比べ冷却性能が劣る。このため、実施例４の変圧器では、中部ヘッダー６−３を設けることで、上段コイル１０−１の冷却性能を向上させる。
【００３６】
具体的には、段積コイル構造において、タンク５内に、鉄心（第１の鉄心）に巻き回された下段コイル１０−２と、鉄心（第２の鉄心）に巻き回された上段コイル１０−１が配置されている。下段コイル１０−２の第１の鉄心よりも高い位置まで絶縁油４で満たされている。
【００３７】
タンク５の側面部には、複数のヘッダーにより接続されるラジエータ６が配置されている。複数のヘッダーは、上段コイル１０−１の第２の鉄心の上部と絶縁油４の油面４０との間の高さに設けられる上部ヘッダー６−１（第１のヘッダー）と、第１の鉄心の上部と第２の鉄心の上部との間の高さに設けられる中部ヘッダー６−３（第２のヘッダー）と、中部ヘッダー６−３（第２のヘッダー）の下部とラジエータ６の下部との間の高さに設けられる下部ヘッダー６−２（第３のヘッダー）を有する。このような構成の下、中部ヘッダー６−３（第２のヘッダー）の流量を下部ヘッダー６−３（第３のヘッダー）の流量よりも大きくする。これにより、上段コイル１０−１を重点的に冷却することができる。
【００３８】
また、実施例２、実施例３の構成は、段積コイル構造においても有用である。例えば、４巻線変圧器においては、上段コイル１０−１のみ運転している場合に下部ヘッダー６−２のバルブを「閉」とし、上段コイル１０−１のみを冷却することも可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  コイル
２  鉄心
３  締金具
４  絶縁油
５  タンク
６  ラジエータ
６−１  上部ヘッダー
６−２  下部ヘッダー
６−３  中部ヘッダー
７  絶縁油の流路
８  コイルのホットスポット
９  バルブ
１０−１  上段コイル
１０−２  下段コイル
４０  油面
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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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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