(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止誘導電器本体と、
該静止誘導電器本体を収納するタンクと、
該タンクの外側面に周縁部を固定して装着され、垂直方向に複数並んで配置された遮音板とを備え、
前記遮音板は、周縁部の固定領域を除く領域における振動振幅の平均値を、該固定領域における振動振幅の平均値で除して算出される周波数毎の振動応答倍率が、前記静止誘導電器本体の電源周波数の２倍以上の周波数で１以下となるとともに、
前記遮音板は、前記タンクの外壁に形成された支持部材に、当該支持部材側にのみ弾性体を介してボルトによって締結され、前記ボルトは、ボルト径及び材質で決まる規定締付トルクの１／２以下の締付トルクで締結されている、
ことを特徴とする静止誘導電器。
【請求項２】
前記ボルトは、ボルト径及び材質で決まる規定締付トルクの１／５以上の締付トルクで締結されていることを特徴とする請求項１記載の静止誘導電器。
【請求項３】
前記遮音板は、前記タンクの外側面に水平方向に複数並んで配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の静止誘導電器。
【請求項４】
前記遮音板は、制振性能を表す損失係数が０．１以上に設定されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の静止誘導電器。
【請求項５】
前記遮音板は、前記タンク装着時の３次固有振動数が前記静止誘導電器本体の電源周波数の２倍以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の静止誘導電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止誘導電器本体がタンク内に収納され、タンクの外側面に遮音板が装着された静止誘導電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の静止誘導電器としては、例えば特許文献１及び２に記載された静止誘導電器が知られている。
特許文献１に記載された静止誘導電器は、静止誘導電器本体を絶縁媒体と共に収納するタンク側面に固定した上部補強ビーム上と静止誘導電器を設置する基礎上にそれぞれ設けた上部支持点と下部支持点の両支持点間にタンク側面外面を覆うように取り付けた遮音板を備え、遮音板が、その表面の周囲を囲むような帯状の補強リブを取り付けた遮音板本体と、この遮音板本体と上部支持点との間に配置した第１弾性要素と、遮音板とタンク側面の間に生じた隙間を塞ぐ柔軟なシール部材とから構成されている。
【０００３】
特許文献２に記載された静止誘導電器は、静止誘導電器のタンクの外側面に縦方向あるいは横方向に任意の間隔で複数本のタンク補強部材を設け、隣接するタンク補強部材間に所定の厚みを有する遮音板本体及び当該遮音板本体の背面にパネル補強部材を設けてなる第１の遮音パネルを配置し、第１の遮音パネルの遮音板本体及びパネル補強部材をタンク補強部材に直接溶接した構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４９９２０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４６７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載された従来例にあっては、遮音板に補強部材を取り付けたり、防音支持したりするため、静止誘導電器の構造が複雑となり、部品点数が増加して製作コストが嵩むという課題がある。
また、遮音板の剛性を高めて騒音を十分に低減するようにしているが、静止誘導電器が変圧器である場合、鉄心の磁歪や巻線に働く電磁力等により電源周波数の２倍を基本周波数（１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚ）とする１次から６次程度までの周波数成分を主体とした振動が発生して遮音板まで伝搬するが、遮音板の共振回避が困難であるため、騒音低減効果を十分に発揮することができないという課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の課題に着目してなされたものであり、簡単な構成で十分な騒音低減効果を発揮することができる静止誘導電器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る静止誘導電器は、静止誘導電器本体と、静止誘導電器本体を収納するタンクと、タンクの外側面に周縁部を固定して装着され、垂直方向に複数並んで配置された遮音板とを備え、遮音板は、周縁部の固定領域を除く領域における振動振幅の平均値を、固定領域における振動振幅の平均値で除して算出される周波数毎の振動応答倍率が、静止誘導電器本体の電源周波数の２倍以上の周波数で１以下となるとともに、遮音板は、前記タンクの外壁に形成された支持部材に、支持部材側にのみ弾性体を介してボルトによって締結され、ボルトは、ボルト径及び材質で決まる規定締付トルクの１／２以下の締付トルクで締結されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、遮音板をタンクに装着したときの振動応答倍率を静止誘導電器本体の電源周波数の２倍以上の周波数領域で１以下とするので、遮音板に補強部材を設けることなく十分な騒音低減効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一態様に係る静止誘導電器の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の遮音板取り付け構造を示す拡大断面図である。
【図４】一般構造用鋼と制振鋼板との周波数に対する振動応答倍率を示す振動特性線図である。
【図５】Ｑ値法を説明するための共振曲線図である。
【図６】制振鋼板の解析用モデルを示す図である。
【図７】制振鋼板の損失係数（減衰比）を変化させた場合の周波数に対する振動応答倍率を示す特性線図である。
【図８】遮音板の横長さ及び縦長さの関係から３次固有振動数が１００Ｈｚ以下となる領域を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１０】
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
まず、本発明の一の態様を表す静止誘導電器の一実施形態について説明する。
【００１１】
静止誘導電器は、図１に示すように、例えば変圧器・リアクトル等で構成される静止誘導電器本体１１と、この静止誘導電器本体１１を収納するタンク１２と、このタンク１２の外側面に装着された遮音板１３とで構成されている。
静止誘導電器本体１１は、磁心１１ａに巻線１１ｂを巻き付けた構成を有し、商用交流電源から周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力が供給される。
タンク１２は、天板１２ａ、底板１２ｂ、左右側面板１２ｃ及び前後側面板１２ｄで箱状に形成され、内部に静止誘導電器本体１１を収納し、この静止誘導電器本体１１の冷却効果や絶縁強度を高めるために、絶縁油やガス等の絶縁媒体が充填されている。
【００１２】
遮音板１３は、タンク１２の左右側面板１２ｃ及び前後側面板１２ｄの外表面に装着され、左右側面板１２ｃを例にとると、図１及び図２に示すように、左右側面板１２ｃの外表面の上段、中段及び下段にそれぞれ前後方向に延長して配置されたタンク補強部材を兼ねる遮音板支持部材１４ａ、１４ｂ及び１４ｃと、これら遮音板支持部材１４ａ〜１４ｃ間に上下方向に延長して配置されたタンク補強部材を兼ねる遮音板支持部材１４ｄ及び１４ｅとで構成される格子状支持部に装着されている。
【００１３】
遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅのそれぞれは、タンク１２の左右側面板１２ｃに溶接等の固定手段で固定され、取り付け面とは反対側の外側側面に遮音板１３が装着されている。
この遮音板１３の装着方法は、図３に拡大図示するように、遮音板支持部材１４ａを代表として説明すると、遮音板支持部材１４ａの外側側面に、遮音板支持部材１４ａのそれぞれと同じ長さの弾性を有する長尺のガスケット１５ａを配置した状態で、これらガスケット１５ａ上に遮音板１３の周縁部に形成されたボルト挿通孔１３ａを遮音板支持部材１４ａに形成された雌ねじ部１４ｆに合わせた状態で装着し、遮音板１３のボルト挿通孔１３ａの外側に平ワッシャ１６を配置し、平ワッシャ１６の外側からボルト１７を平ワッシャ１６、ボルト挿通孔１３ａを通じて雌ねじ部１４ｆに係合させて締付ける。
【００１４】
このとき、ボルト１７は、ボルト径及び材質で決まる規定締付トルクの１／４程度の締付トルクで比較的緩やかに締付けられている。規定トルクより締付けトルクを小さくすることで、遮音板と支持部材間に緩衝的な機能を持たせ、支持部材と遮音板間の振動伝達を緩和することが出来る。規定トルクに比べどの程度締付けトルクを小さくするかは、ボルトや支持部材の材質、遮音板質量などにより適宜選択可能であるが、１／２〜１／５の範囲とするのが好ましい。
【００１５】
規定締付トルクの１／２より締付トルクを大きくした場合は、支持部材と遮音板間の振動伝達率が増加するため、十分な緩衝効果が得られず、規定締付トルクの１／５より締付トルクを小さくした場合は、ボルトの座面面圧で遮音板を支持できなかったり、ボルトが振動により緩み、外れたりするリスクが急増する。ボルトの緩みが懸念される場合は、緩み止めとして、例えば接着剤で構成されるねじロック剤をボルト１７に塗布して固定してもよい。
【００１６】
そして、遮音板１３は、例えば厚さ４．１ｍｍの制振鋼板で構成され、上述したようにタンク１２に装着した状態で、図６における制振鋼板のガスケット１５ａ〜１５ｃに対応する周縁部のハッチングで表示された固定領域Ａｆを除く領域における振動振幅の平均値を、固定領域Ａｆにおける振動振幅の平均値で除して算出される周波数毎の振動応答倍率が、静止誘導電器本体１１の商用交流電源の周波数ｆａ（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の２倍の周波数２ｆａ（１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚ）以上の周波数で１以下となっている。
【００１７】
制振鋼板は、図４で実線図示のように、図４で点線図示の一般構造用鋼であるＳＳ４００に比較して１次〜５次の固有振動数における振動応答倍率が低い。
そして、本発明者等は、制振鋼板について種々の実験を行った結果、静止誘導電器の振動騒音で主要となる周波数帯域の振動応答倍率は、遮音板１３の損失係数η（減衰比ζ）の値によって変化することを知見した。
【００１８】
ここで、損失係数ηは、防振材の評価指数であり、例えばＱ値法によって算出する。また、減衰比ζは構造物の振動特性に用いられ、同様にＱ値法によって算出する。このＱ値法は、図５に示す共振曲線から求めたピーク周波数ｆ０をピーク値から３ｄＢ低下した変位における周波数差Δｆで除した値がＱ値（＝ｆ０／Δｆ）として算出され、このＱ値と損失係数η及び減衰比ζとはη＝１／Ｑ及びζ＝１／２Ｑの関係を有する。
したがって、損失係数ηは、下記（１）式で表される。
η＝１／Ｑ＝Δｆ／ｆ０      ・・・（１）
同様に、減衰比ζは、下記（２）式で表される。
ζ＝１／２Ｑ＝Δｆ／２ｆ０  ・・・（２）
したがって、減衰比ζは損失係数ηの１／２となる。
【００１９】
図６に示す横長さ１２３０ｍｍ×縦長さ９３０ｍｍ×厚み４．１ｍｍの制振鋼板を遮音板の解析モデルとし、損失係数ηを比較例となるケース１＝０．０５、本実施形態となるケース２＝０．１０及びケース３＝０．２０の三種類について１〔Ｇ〕の加振力を与えて振動解析シミュレーションを行って、周波数毎の振動応答倍率を求めた。
この振動解析シミュレーション結果を図７に示す。この図７から明らかなように、損失係数が０．０５であり、減衰比ζが０．０２５である比較例となるケース１では、図７で点線図示の共振曲線Ｌ１で表されるように、１次の固有振動数（２８Ｈｚ）近傍、３次の固有振動数（６６Ｈｚ）近傍が電源周波数×２倍の周波数２ｆａより低い領域で、振動応答倍率が１を超えていると共に、電源周波数×２倍以上の周波数となる減音を期待する周波数帯域（１００Ｈｚ〜５００Ｈｚ）で、３００Ｈｚ近傍及び４００Ｈｚ近傍で振動応答倍率が１を超え、さらに３００Ｈｚ〜３５０Ｈｚの間及び４００Ｈｚ〜４５０Ｈｚの間で振動応答倍率が１に近づいており、大きな減音効果を発揮することができない。
【００２０】
しかしながら、損失係数が０．１０であり、減衰比ζが０．０５である本願実施形態となるケース２では、図７で実線図示の共振曲線Ｌ２で示すように、３次の固有振動数近傍では振動応答倍率が１を超えているが、電源周波数×２倍以上の周波数となる減音を期待する周波数帯域では振動応答倍率が１を下回っており、大きな減音効果を生じさせることができる。
【００２１】
さらに、損失係数０．２０であり、減衰比ζが０．１０である本願実施形態となるケース３では図７で一点鎖線図示の共振曲線Ｌ３で示すように、１次の固有振動数近傍では振動応答倍率が１を超えているが、３次の固有振動数近傍では振動応答倍率が１を下回っており、さらに電源周波数×２倍の周波数２ｆａ以上の周波数となる減音を期待する周波数帯域では振動応答倍率が１を十分に下回っており、より大きな減音効果を生じさせることができる。
以上の結果から、遮音板１３を構成する制振鋼板の損失係数を０．１以上すなわち減衰比を０．０５以上とすることにより、電源周波数の２倍以上の減音を期待する周波数帯域で振動応答倍率を１以下にすることができ、十分な減音効果を発揮することができる。
【００２２】
なお、遮音板の固有振動数は遮音板のサイズ等を変えることにより変化させることができる。例えば、板厚４．１ｍｍの長方形の遮音板の３次の固有振動数を１００Ｈｚ以下にしたい場合、ＦＥＭ解析より実用的なサイズを算出すると、遮音板１３の縦長さａ及び横長さｂは図８でハッチングを施した領域となる。
各遮音板１３は、遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅにガスケット１５ａ〜１５ｅを介して平ワッシャ１６及びボルト１７で規定締付トルクより低い締付トルクで締め付ける。
タンク１２の左右側面板１２ｃ及び前後側面板１２ｄを遮音板１３で覆うことにより、低騒音構造の静止誘導電器を組み立てることができる。
【００２３】
以上より、損失係数の高い遮音板を選定することで振動応答倍率が１を超える周波数帯域を低次の固有振動数近傍のみに限定するとともに、その帯域を静止誘導電器本体１１に供給される交流電源の周波数の２倍の周波数２ｆａより低い周波数帯域に設定すれば、効果的な減音効果を発揮することができる。
【００２４】
本実施形態によれば、遮音板１３自体で効果的な減音効果を発揮することができ、遮音板１３に剛性を高める補強部材を必要としないので、静止誘導電器の遮音構造を簡易な構成として軽量化を図ることができるとともに、部品点数も少なくて済むことから静止誘導電器の製作コストを低減することができる。
しかも、遮音板１３の遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅへの取り付け構造は、遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅと遮音板１３との間に弾性を有するガスケット１５ａ〜１５ｅを介在させ、遮音板１３の外側には平ワッシャ１６を介在させるだけでよいので、簡素にすることができる。
すなわち、通常、遮音板１３を遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅにボルト締めする際には、遮音板１３の両側面にゴムシート等の弾性体を介在させてタンク１２からボルト１７を介して伝達される振動を抑制するのが一般的である。
【００２５】
しかしながら、本実施形態は、遮音板の損失係数と振動応答倍率の関係に着目した発明であることから、ボルト１７からの振動絶縁を目的とした弾性体をボルト１７の頭部側に介在させる必要がなく、この分部品点数を減少させることができる。また、ボルト１７の頭部側に弾性体を介在させる場合には、この弾性体が紫外線に晒されることになって、劣化を生じ易くなり、点検・交換等のメンテナンスが必要となるが、本実施形態では遮音板１３の外側に弾性体を必要としないので、点検・交換等のメンテナンスを省略することができる。
【００２６】
さらに、遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅに遮音板１３をボルト１７で取り付ける際の締付トルクをボルト径及び材質で決まる規定締付トルクより小さい締付トルクに設定しているので、ボルト１７の締付によってボルト締め位置で遮音板１３が変形することを防止することができるとともに、ガスケット１５ａ〜１５ｅも変形量は少なくて済む。
なお、上記実施形態においては、遮音板１３として厚みが４．１ｍｍで損失係数ηが０．１の制振鋼板を適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電源周波数の２倍の周波数２ｆａ以上の周波数領域で振動応答倍率が１以下となるものであれば、任意の厚み・任意の損失係数の遮音板を適用することができる。
【００２７】
また、遮音板１３の形状は同じ大きさのものを揃えた方が好ましいが、異なる大きさでも電源周波数の２倍の周波数２ｆａ以上の周波数領域で振動応答倍率が１以下となるものであればよく、また形状も長方形に限定されるものではなく、任意の形状の遮音板を組み合わせることができる。
さらに、遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅと遮音板１３との間にガスケット１５ａ〜１５ｅを介在させる場合に限らず、他の弾性を有するシール部材やゴム等の任意の弾性部材を介在させることができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅに遮音板１３をボルト１７によって固定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遮音板支持部材１４ａ〜１４ｅに外方に突出する雄ねじ部を形成し、これにガスケット１５ａ〜１５ｅを介して遮音板１３を配置し、さらに平ワッシャ１６を介してナットで締め付けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１１…静止誘導電器本体、１１ａ…磁心、１１ｂ…巻線、１２…タンク、１３…遮音板、１４ａ〜１４ｅ…遮音板支持部材、１４ｆ…雌ねじ部、１５ａ〜１５ｅ…ガスケット、１６…平ワッシャ、１７…ボルト、Ａｆ…固定領域
【図１】
0006631030.tif 000002
【図２】
0006631030.tif 000003
【図３】
0006631030.tif 000004
【図４】
0006631030.tif 000005
【図５】
0006631030.tif 000006
【図６】
0006631030.tif 000007
【図７】
0006631030.tif 000008
【図８】
0006631030.tif 000009