(57)【要約】      （修正有）【課題】油入変圧器のタンク内に熱伝導効率の良い材料を配置することで、放熱効率を高め、冷却性能を向上させる油入変圧器を提供する。【解決手段】鉄心１２と、鉄心１２に巻き回したコイル１１と、鉄心１２およびコイル１１を収容するタンク１４と、鉄心１２およびコイル１１を浸すようにタンク１４に入れた絶縁油１３とを有する油入変圧器１であって、タンク１４の内側に、コイル１１との間に絶縁油１３よりも熱伝導率の高い伝熱板２１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、前記鉄心に巻き回したコイルと、前記鉄心および前記コイルを収容するタンクと、前記鉄心および前記コイルを浸すように前記タンクに入れた絶縁油とを有する油入変圧器であって、
前記タンクの内側に、前記コイルとの間に前記絶縁油よりも熱伝導率の高い伝熱板を備える油入変圧器。
【請求項２】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記伝熱板の材料は、アルミニウムまたは銅であることを特徴とする油入変圧器。
【請求項３】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記伝熱板は、前記タンクの内壁面の全面または一部に密着して設けられていることを特徴とする油入変圧器。
【請求項４】
請求項３記載の油入変圧器において、
前記タンクの側面には、複数の波リブを有し、
前記伝熱板の前記波リブの中空部分と重なる部分に、絶縁油が通過する開口部を設けたことを特徴とする油入変圧器。
【請求項５】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記伝熱板が部分的にコイル形状に沿った形状を有しており、前記伝熱板のコイル形状に沿った形状部分をコイルに近づけて配置したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項６】
請求項５記載の油入変圧器において、
前記伝熱板のコイル形状に沿った形状部分に、前記絶縁油が通過する開口部を設けたことを特徴とする油入変圧器。
【請求項７】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記伝熱板は、前記コイルに近づくように波形の折り加工を形成したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項８】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記タンクの側面には、複数の波リブを有し、
前記波リブの中空部分に前記伝熱板の一側を配置し、前記伝熱板の他側を前記コイルに向かって延びるように配置したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項９】
請求項８記載の油入変圧器において、
前記波リブの中空部分に前記伝熱板の一側を挟み入れた状態で、かしめ固定したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項１０】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記タンクの形状が丸タンクであることを特徴とする油入変圧器。
【請求項１１】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記タンクの形状が矩形タンクであることを特徴とする油入変圧器。
【請求項１２】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記伝熱板は、分割した複数の伝熱板で構成したことを特徴とする油入変圧器。
【請求項１３】
請求項１記載の油入変圧器において、
前記伝熱板の差し込みを案内するタンク底板部に設けたガイド、およびタンク側板部に設けたストッパと、
前記伝熱板を締め付け固定するタンク側板部に設けたスタッドおよびナットを備えることを特徴とする油入変圧器。
【請求項１４】
鉄心と、前記鉄心に巻き回したコイルと、前記鉄心および前記コイルを覆う絶縁油と、前記絶縁油を覆うタンクとを有する油入変圧器であって、
前記絶縁油よりも熱伝導率が高い金属部材が、前記絶縁油に接触するように、前記鉄心および前記コイルと前記タンクの内壁との間に配置されていることを特徴とする油入変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入変圧器の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
油入変圧器は、主に鉄心、コイル、絶縁油およびタンクにより構成される。
コイル部の抵抗損、鉄心部の鉄損により発熱が生じ、変圧器内部の温度が上昇する。コイルや鉄心で生じた熱は、絶縁油の対流でタンク壁に移動し、タンクの表面から空気の対流により外部へ放熱される。
【０００３】
冷却性能の向上を図るためには、タンク壁に設ける波状に成形された波リブの本数や高さを変更して放熱面積を増やすことが考えられるが、これは変圧器の大型化、質量増加に繋がる。
【０００４】
冷却性能の向上を図るために、特許文献１に示された油入変圧器では、タンク内部で電気絶縁油に浸った状態あるいは浮いた状態の集熱部と、タンク上部に設けたカバーの外側に配置される放熱部と、集熱部で集めた熱を放熱部に伝達する伝熱部により構成される放熱機構によって、タンク内部の熱をタンク外部に放熱する構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１３５３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献1には、カバー上部の放熱部、カバー下部の集熱部、集熱部で集めた熱を放熱部に伝達する伝熱部によって構成される冷却構造が記載されている。
しかし、変圧器の外観の変更は、製品適用の難易度が高い。また、コイル上部からカバー下部の空間には接続線があるため、絶縁距離の確保から集熱部の占有面積の確保が難しい。
【０００７】
本発明の目的は、変圧器のタンク内に熱伝導効率の良い材料を配置することで、放熱効率を高め、冷却性能を向上させる油入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】
【０００８】
上記課題を解決するための、本発明の「油入変圧器」の一例を挙げるならば、
鉄心と、前記鉄心に巻き回したコイルと、前記鉄心および前記コイルを収容するタンクと、前記鉄心および前記コイルを浸すように前記タンクに入れた絶縁油とを有する油入変圧器であって、前記タンクの内側に、前記コイルとの間に前記絶縁油よりも熱伝導率の高い伝熱板を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、油入変圧器において、絶縁油より熱伝導率の良い伝熱板をタンク内に配置することで、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。
【００１０】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の油入変圧器を示す正面断面図。
【図２】実施例１の油入変圧器の伝熱板を示す図。
【図３】伝熱板の固定方法の一例を示す平面および正面断面図。
【図４Ａ】本発明の実施例２の油入変圧器を示す平面断面図。
【図４Ｂ】実施例２の油入変圧器の伝熱板を示す図。
【図５Ａ】本発明の実施例３の油入変圧器を示す平面断面図。
【図５Ｂ】実施例３の油入変圧器の伝熱板を示す図。
【図６Ａ】本発明の実施例４の油入変圧器を示す平面断面図。
【図６Ｂ】本発明の実施例４の油入変圧器を示す側面断面図。
【図６Ｃ】実施例４の伝熱板部を示す拡大平面断面図。
【図７Ａ】本発明の実施例５の油入変圧器を示す平面断面図。
【図７Ｂ】実施例５の油入変圧器の伝熱板を示す図。
【図８Ａ】本発明の実施例６の油入変圧器を示す図。
【図８Ｂ】本発明の実施例６の油入変圧器の他の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施例１の油入変圧器を図１〜図３に沿って説明する。
【００１４】
図１は、実施例１の油入変圧器の概略正面断面図である。油入変圧器１は、鉄心１２、コイル１１、絶縁油１３およびタンク１４により構成される。タンク１４には、鉄心−コイル組立体が収容され、鉄心−コイル組立体を浸すように絶縁油１３が入れられている。タンク１４の上部には、開口部を覆うようにカバー１５が設けられている。タンク１４は、例えば鋼板で形成されており、タンク１４の側面部分は、平坦な側板部１４１と、波状に成形された波リブ部１４２により構成される。
【００１５】
本実施例においては、伝熱板２１が、タンクの側板部１４１の内側に全面または部分的に接触するように、タンク１４の上部から下部に渡って、配置されている。伝熱板２１は、熱伝導率が絶縁油１３より良いアルミニウムや銅などの金属材料を使用して構成される。
【００１６】
油入変圧器の運転時には、絶縁油１３は、タンク１４内の下層部に比べて上層部の温度が高くなる。伝熱板２１をタンク１４の上部から下部に渡って設けることにより、タンク内上層部の絶縁油１３の熱を下層部に逃がして、絶縁油の高温箇所を分散させることで、変圧器全体としての冷却効率を高めることができる。
また、伝熱板２１をタンクの内側に設けることでコイル１１や鉄心１２などの発熱源の熱を、絶縁油１３を介して伝熱板２１で集め、タンク内壁面と接触させることで伝熱板２１からタンク壁部に熱伝達できるため、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。
なお、タンクは丸形、矩形のどちらのタンク形状にも適用可能である。
【００１７】
図２に、本実施例１の伝熱板の構造を示す。図２（ａ）は伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図２（ｂ）（ｃ）はそれぞれ２分割された伝熱板の正面図および平面図を示す。図２（ａ）に示すように、タンクは丸形のタンク形状をしており、タンクの一側には波リブが設けられ、他側には波リブは設けられていない。伝熱板は、タンク１４への取付作業がしやすいように、分割された伝熱板２１ａ、２１ｂにより構成されている。図２（ｂ）は波リブ部を備えていない側壁に重なる伝熱板２１ａを、図２（ｃ）は波リブ部１４２を備える側壁に重なる伝熱板２１ｂを示す。波リブ部１４２に重なる伝熱板２１ｂについては、波リブに対応する位置に開口部２１１を設けて、波リブの中空部分への絶縁油１３の流出入を阻害しない構造としている。これにより、絶縁油１３の対流を阻害することなく、波リブ部１４２により放熱を行うことができる。
【００１８】
図３に、伝熱板の取付方法の一例を示している。図３（ａ）は伝熱板２１を取り付けた平面断面図、図３（ｂ）は正面断面図を示す。タンク底板部１４３に設けたガイド３１、タンク側板部１４１に設けたストッパ３２に沿わしてタンク内壁面との間に伝熱板２１を差し込み、タンク側板部１４１に設けたスタッド及びナット３３を用いて伝熱板２１を締め付け固定する。図の例は、伝熱板２１の一側をストッパ３２で支持し、他側をスタッド及びナット３３で固定するものである。固定部分は複数個所とすることで伝熱板２１とタンク１４との密着性を高め、熱伝達効率を高めることが可能である。なお、伝熱板の取付方法は、これに限るものではない。
【００１９】
本実施例によれば、油入変圧器において、絶縁油より熱伝導率の良い伝熱板をタンクの側板部の内側に接触するように配置することで、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。
【実施例２】
【００２０】
本発明の実施例２を図４Ａおよび図４Ｂに沿って説明する。実施例２は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例１と同じであるが、伝熱板の構造の点で異なる。
【００２１】
図４Ａに本実施例の伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図４Ｂに本実施例の伝熱板の構造を示す。伝熱板２１の中央部がコイル１１の外周に沿った形状に形成されており、伝熱板２１を発熱部であるコイル１１により近づけた形状である。伝熱板２１の端部はタンク１４の内壁に接触し、タンク１４へ熱を伝達できるように構成されている。図４Ｂに示すように、伝熱板２１の中央部には多数の開口部２１１が設けられており、この開口部を通して絶縁油が通過可能で、対流を阻害しないように構成されている。
【００２２】
本実施例によれば、伝熱板２１をコイル１１の外周に沿った形状とし、コイルに近づけて配置することにより、伝熱板で絶縁油を介して熱源部近くの熱を集め、タンク壁部に効率よく熱伝達させることが可能となり、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００２３】
本発明の実施例３を図５Ａおよび図５Ｂに沿って説明する。実施例３は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例1、２と同じであるが、伝熱板の構造の点で異なる。
【００２４】
図５Ａに本実施例の伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図５Ｂに本実施例の伝熱板の構造を示す。伝熱板２１の中央部に、伝熱板を波形に折り加工した折り加工部２１２が設けられており、折り加工部２１２が発熱部であるコイル１１に近づくように配置されている。伝熱板２１の端部はタンク１４の内壁に接触し、タンク１４へ熱を伝達できるように構成されている。
【００２５】
本実施例によれば、伝熱板にコイルに近づくように折り加工部を設けることにより、伝熱板を伝熱媒体として熱源部近くの熱をタンク壁部に効率よく熱伝達させることが可能となり、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。また、波形の折り形状とすることにより、表面積が多くなるため、熱伝達の効率が良くなる。
【実施例４】
【００２６】
本発明の実施例４を図６Ａ〜図６Ｃに沿って説明する。実施例４は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例1、２、３と同じであるが、伝熱板の構造の点で異なる。
【００２７】
図６Ａに本実施例の伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図６Ｂに側面断面図を、図６Ｃに伝熱板部の拡大平面断面図を示す。本実施例では、タンクの側壁に設けられた波リブ１４２の中空部分に板状の伝熱板２１の一側が入っており、伝熱板２１の他側は発熱部であるコイル１１の近くまで延びている。コイル１１などで発生した熱は、絶縁油１３を介して伝熱板２１へ伝達され、伝熱板２１によりタンクの波リブ部１４２へ伝達され、波リブ部から外部へ放熱される。
【００２８】
図６Ｃに、伝熱板部の拡大平面断面図を示す。伝熱板２１は、波リブ部１４２の中空部分に伝熱板２１を挟み入れた状態で、プレス治具４１によりプレスしてかしめることで固定される。
【００２９】
本実施例によれば、伝熱板を伝熱媒体として熱源部近くの熱を波リブ部に効率よく熱伝達させることが可能となり、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。
【実施例５】
【００３０】
本発明の実施例５を図７Ａおよび図７Ｂに沿って説明する。実施例５は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例１と同じであるが、タンクの形状の点で異なる。
【００３１】
図７Ａに本実施例の伝熱板を取り付けた油入変圧器の平面断面図を、図７Ｂに本実施例の伝熱板の構造を示す。本実施例では、タンクの形状が矩形状（平面断面図において、長方形）となっている。そして、図７Ｂに示す、平板状の伝熱板２１が、タンク１４壁面の平板部分に密着して取り付けられている。伝熱板２１には、波リブに対応する位置に開口部２１１を設けて、波リブの中空部分への絶縁油１３の流出入を阻害しない構造としている。図７Ａに示すように、タンクを矩形状にすることにより、伝熱板１４を発熱源であるコイル１１に近づけることができる。
【００３２】
本実施例によれば、タンクの形状を矩形状とすることにより、伝熱板をコイルに近づけてコイル等で発生した熱をタンク壁面に効率よく熱伝達させることが可能となり、放熱効率を高め、冷却性能を向上させることができる。
【実施例６】
【００３３】
本発明の実施例６を図８Ａおよび図８Ｂに沿って説明する。実施例６は、タンク内壁部に伝熱板を設ける点については実施例１と同じであるが、タンクの形状の点で異なる。
【００３４】
本実施例では波リブの無いタンク形状となっている。図８Ａに波リブの無い丸形タンク４３を示し、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は側面断面図である。また、図８Ｂに波リブの無い矩形タンク４４を示し、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は側面断面図である。波リブの無いタンクにおいても、タンクの内側に、コイルとの間に伝熱板２１を設けることにより、熱源近くの熱をタンク壁部に効率よく熱伝達できる。
【００３５】
上記の各実施例では、単相変圧器を例に説明したが、本発明は、三相三脚型や三相五脚型の三相変圧器など、他の油入変圧器にも用いることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  油入変圧器本体
１１  コイル
１２  鉄心
１３  絶縁油
１４  タンク
１４１  タンク側板
１４２  波リブ
１４３  タンク底板
１５  カバー
２１  伝熱板(アルミ板)
２１１  開口部
２１２  折り加工部
３１  ガイド
３２  ストッパ
３３  スタッド、ナット
４１  プレス治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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