(57)【要約】【課題】絶縁油中での泡の発生を極力防止することができ、大型化を阻止できる電磁誘導機器を提供する。【解決手段】タンク１内に変圧器本体４を収納し、タンク１内に変圧器本体４を浸漬させるようにして絶縁油１４を収納し、絶縁油１４中に一部例えば下面が開口する構成体１１を配設することにより、構成体１１内部に絶縁油１４と接する窒素ガスを封入する封入ガス室１５を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクと、
このタンク内に収納された誘導機器本体と、
前記タンク内に前記誘導機器本体を浸漬させるようにして収納された絶縁油と、
この絶縁油中に配設され、一部が開口して内部に前記絶縁油と接するガスを封入する封入ガス室を形成する構成体とを具備してなる電磁誘導機器。
【請求項２】
タンクと、
このタンク内に収納された誘導機器本体と、
前記タンク内に、前記誘導機器本体を浸漬させ、且つ、上部にガスを封入する封入ガス室を形成するように収納された絶縁油と、
前記絶縁油の上面に浮ぶように設けられ、前記ガスと絶縁油との接触面積を減少させるためのフロート体とを具備してなる電磁誘導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス封入型絶縁油入り方式の電磁誘導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス封入型絶縁油入り方式の電磁誘導機器例えば変圧器は、タンク内に鉄心に巻線を巻装してなる変圧器本体を収納し、そのタンク内に変圧器本体を浸漬しかつ上部に空間を形成するようにして絶縁油を収納し、この空間に絶縁油の上面（油面）と接するガスたる窒素ガスを封入して封入ガス室を形成するように構成されている。而して、変圧器本体が過負荷状態になって或いはタンクに日光が当たって絶縁油の温度が上昇すると、絶縁油が膨張するようになるが、これを封入ガス室が吸収するようになっている。従って、この種の変圧器は、タンクに絶縁油の膨張方向に圧力が加わるので、タンクに耐圧性をもたせる必要があり、大型の変圧器では経済的に不利になるので、中、小型の変圧器に採用される。
【０００３】
ところで、難燃性を有する絶縁油入り方式の変圧器としては、絶縁油として液体シリコーンを用いたものがある。液体シリコーンは、一般的に鉱油に比べて泡立ち易いと言われている。即ち、液体シリコーンは、高温状態で膨張が鉱油に比べて大きく、その分封入ガス室の窒素ガス圧力が高くなる。窒素ガスが絶縁油に溶け込む飽和溶解量は、ヘンリーの法則により、圧力に比例する。高温高圧の窒素ガスが飽和溶解状態から急速に冷却されると、封入ガス室及び絶縁油（液体シリコーン）が急激に収縮を始め、窒素ガスの圧力が低下する。窒素ガス圧力が急速に低下すると、液体シリコーンに飽和溶解していた窒素のうち溶解しきれなくなった窒素が泡となって出現する。液体シリコーンは、窒素ガスの飽和溶解度が鉱油の２倍程度あり、このため大量の窒素が液体シリコーンに溶け込んでいる。液体シリコーンは、体膨張率が鉱油より１．５倍程度大きいので、急速冷却時の収縮量が大きく、窒素ガス圧力を鉱油より低下させる。従って、液体シリコーンは、鉱油に比べて泡立ち易いのである。尚、絶縁油の泡立ちは、絶縁油の表面張力にも関係するものであり、液体シリコーンの表面張力は鉱油のそれよりも小さく、この面においても泡立ち易い。
【０００４】
本発明者の実験によると、窒素ガス飽和溶解状態の高温から低温に冷却する場合、液体シリコーンの泡立ちが鉱油と同じ程度になる圧力変化は、鉱油の１／５程度であることが判明した。そして、この泡が高電界部分に存在すると、絶縁性能を低下させる可能性が高いので、変圧器としては、このような泡立ちを極力避けなければならない。絶縁油における泡立ちは、絶縁油として液体シリコーンを用いた場合において顕著に発生するが、鉱油を用いた場合においてもそれなりに発生する。
【０００５】
変圧器においては、常時の定常負荷状態のほかに、過負荷状態耐量が求められるものもある。例えば、鉄道用変圧器或いは炉用変圧器等では、数時間の高い負荷運転の仕様は珍しいことではない。この要望に応えるためには、変圧器として、数時間程度の高温での運転を許容する構成としなければならない。しかしながら、ガス封入型の変圧器を高温で運転した場合、その後、急速に冷却されると、泡が発生することになる。尚、変圧器が急速に冷却される事例としては、寒冷地で使用される場合、或いは、高温の運転停止後に降雨があった場合等が考えられる。
【０００６】
このため、最近では、例えば巻線周囲の高電界部分に絶縁隔壁を施すことにより、絶縁油中に仮に泡が発生したとしても、絶縁強度が低下する２ｍｍ以上の泡の発生を防止するようにした構成が考えられている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３０２８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した構成では、巻線に絶縁隔壁を複数段にわたって設けないと効果を得ることができないので、巻線自身が大型化し、全体として大型化する問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、絶縁油中での泡の発生を極力防止することができ、大型化を阻止できる電磁誘導機器を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電磁誘導機器は、タンクと、このタンク内に収納された誘導機器本体と、前記タンク内に前記誘導機器本体を浸漬させるようにして収納された絶縁油と、この絶縁油中に配設され、一部が開口して内部に前記絶縁油と接するガスを封入する封入ガス室を形成する構成体とを具備したところに特徴を有する。
【０００９】
このような構成によれば、封入ガス室のガスは絶縁油で包囲されているので、絶縁油が高温にされた後に急速に冷却されても、封入ガス室のガスのみが急速に冷却されることはなくて、ガスの急激な収縮が軽減され、ガスの急速な圧力変化を緩和して泡の発生を極力防止することができる。
【００１０】
又、本発明の電磁誘導機器は、タンクと、このタンク内に収納された誘導機器本体と、前記タンク内に、前記誘導機器本体を浸漬させ、且つ、上部にガスを封入する封入ガス室を形成するように収納された絶縁油と、前記絶縁油の上面に浮ぶように設けられ、前記ガスと絶縁油との接触面積を減少させるためのフロート体とを具備したところに特徴を有する。
【００１１】
このような構成によれば、フロート体により絶縁油とガスとの接触面積が減少されているので、絶縁油が高温になってガスの圧力が高くなっても、ガスの絶縁油に対する溶解を少なくすることができ、従って、その後に絶縁油が急速に冷却されたとしても、泡の発生を極力防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁油中での泡の発生を極力防止することができ、大型化を阻止できる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を電磁誘導機器たる変圧器に適用した第１の実施例につき図１を参照しながら説明する。
タンク１は、上面が開口したタンク本体２と、このタンク本体２の上面開口部にこれを閉塞するように固定された蓋体３とから構成されている。タンク１内には、誘導機器本体たる変圧器本体４が収納されている。この場合、変圧器本体４は、鉄心５に巻線６を巻装して構成されている。タンク１の側方には、放熱器７、７が配置されており、これらの放熱器７、７は、上部連結管８、８及び下部連結管９、９によりタンク本体２の側壁に連結されて、上部連結管８、８及び下部連結管９、９を介してタンク１内に連通するようになっている。
【００１４】
タンク１の蓋体３の裏面部には、複数本の吊持部材１０を介して構成体１１が吊下げ支持されている。この構成体１１は、一部例えば下面が開口した容器状をなし、その上面部に連結管１２の下端部が連結されている。この連結管１２の上端部は、蓋体３の上方に突出されており、その突出端部に弁装置１３が連結されている。そして、弁装置１３が開放されたときには、弁装置１３は連結管１２を介して構成体１１内に連通するようになっている。
【００１５】
而して、タンク１内には、液体シリコーンからなる絶縁油１４が収納されている。この場合、絶縁油１４は、タンク１内全体に封入されており、かつ、構成体１１内には空間が形成されていて、この空間内に弁装置１３を介してガス例えば窒素ガスが封入され、以て、封入ガス室１５が構成されている。従って、封入ガス室１５内の窒素ガスは、所定の圧力をもって封入ガス室１５内に封入され、絶縁油１４の油面１４ａと構成体１１の下面開口部部分で接するようになっている。これにより、構成体１１は、絶縁油１４中に位置し、封入ガス室１５内の窒素ガスは、絶縁油１４により包囲された状態になる。
【００１６】
このような構成において、変圧器本体４が過負荷の運転状態になり若しくはタンク１に日光が当たる天候状態になる等の温度上昇条件になって、絶縁油１４の温度が上昇すると、絶縁油１４及び封入ガス室１５内の窒素ガスが膨張する。そして、絶縁油１４の膨張は、封入ガス室１５内の窒素ガスが圧縮されることにより吸収されるが、これとともに絶縁油１４及び封入ガス室１５内の窒素ガスの圧力が上昇する。このため、液体シリコーンからなる絶縁油１４中には窒素ガスが溶け込むようになる。
【００１７】
その後、変圧器本体４に過負荷の運転状態がなくなり若しくはタンク１に対する日光が当たる天候状態がなくなる等の温度上昇条件が解消されると、タンク１は自然冷却されるとともに、絶縁油１４は放熱器７、７を循環して冷却される。このような場合において、降雨の天候状態になり若しくは変圧器の設置場所が寒冷地の環境状態である等の急速冷却条件になると、タンク１が急速に冷却さる。この場合、タンク内の上部に単に封入ガス室を設けただけの従来の構成では、タンクの急速な冷却にともなって封入ガス室内の窒素ガスも急速に冷却されるようになり、その窒素ガスの圧力が急速に低下し、絶縁油に溶け込めなくなった窒素が気泡として出現して泡立つようになる。
【００１８】
しかるに、本実施例においては、封入ガス室１５内の窒素ガスは、構成体１１を介して絶縁油１４により包囲されているので、タンク１が冷却されれば、先ず絶縁油１４が冷却されるようになり、封入ガス室１５内の窒素ガスのみが急速に冷却されるようなことはなくなる。従って、窒素ガスは、急激な収縮が軽減されて、急速な圧力変化が緩和されるようになり、絶縁油１４中での泡の発生が極力防止される。そして、従来とは異なり、巻線６に複数段の絶縁隔壁を設ける必要がないので、大型化を阻止することができる。
【００１９】
図２及び図３は本発明の第２の実施例であり、図１と同一部分には同一符号を付して示す。図１（第１の実施例）と異なるところは、タンク１内の上部には、ガス例えば窒素ガスが封入された封入ガス室１６が形成されており、又、タンク本体２の側壁には、補助タンク１７、１７が固定されていて、これらの補助タンク１７、１７は、連通管１８、１８を介して封入ガス室１６の上部に連通されている。尚、補助タンク１７、１７内にも窒素ガスが封入されている。
【００２０】
フロート体１９は、薄金属板を気密に溶接して形成されたもので、扁平な中空密閉容器状の外筐２０と、この外筐２０内を多数の空気室に仕切り形成する仕切板２１とから構成されている。このような構成により、フロート体１９は、液体シリコーンからなる絶縁油１４に対して比重が低く設定されている。そして、フロート体１９は、タンク１内に配置されて、絶縁油１４の油面１４ｂ上に浮ぶようになり、これによって、フロート体１９の面積分だけ、封入ガス室１６内の窒素ガスと絶縁油１４の油面１４ｂとの接触面積を少なくするようになっている。即ち、フロート体１９は、封入ガス室１６内の窒素ガスと絶縁油１４との接触面積を減少させるための作用をなすものである。
【００２１】
このような構成によれば、フロート体１９により絶縁油１４と窒素ガスとの接触面積が減少されているので、絶縁油１４が温度上昇条件により高温になって窒素ガスの圧力が高くなっても、窒素ガスの絶縁油１４に対する溶解を少なくすることができる。従って、その後に急速冷却条件によりタンク１が急速に冷却されて封入ガス室１６内の窒素ガスが冷却されても、絶縁油１４中に溶解している窒素量がわずかであることから、絶縁油１４での泡の発生を極力防止することができる。そして、この場合でも、従来とは異なり、巻線６に複数段の絶縁隔壁を設ける必要がないので、大型化を阻止することができる。
【００２２】
本発明は、上記しかつ図面に示す実施例に限定されるものではなく、次のような変形、拡張が可能である。
第１の実施例では、構成体１１の下面の全面を開口するようにしたが、一部例えば下面の一部を開口するようにしても同様の効果を得ることができる。
【００２３】
例えば、第１の実施例において、第２の実施例のように、封入ガス室１５に連通する補助タンク１７，１７を設けるようにしてもよい。
逆に、第２の実施例において、補助タンク１７、１７は必要に応じて設ければよい。
【００２４】
第１及び第２の実施例において、放熱器７、７は必要に応じて設ければよい。
フロート体１９は、絶縁油１４に浮くものであれば他のものを代用してもよい。
変圧器に限られず、例えば、電磁誘導機器たるリアクトルに適用してもよい。
鉱油を絶縁油として用いてもよい。
窒素ガス以外のガスを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施例を示す縦断面図
【図２】本発明の第２の実施例を示す縦断面図
【図３】フロート体の縦断面図
【符号の説明】
【００２６】
図面中、１はタンク、４は変圧器本体（誘導機器本体）、１１は構成体、１４は絶縁油、１５及び１６は封入ガス室、１９はフロート体を示す。
【図１】
2007317931.tif 000003
【図２】
2007317931.tif 000004
【図３】
2007317931.tif 000005