(57)【要約】【課題】放熱器を備える変圧器が配置された周囲を囲まれた設置空間において、設置空間の温度上昇を抑制する。【解決方法】周囲を壁１１と天井２０で囲まれ、壁１１と天井２０の間に外気と連通する開口部２１を有する変圧器設置空間１０に配置される放熱器２を備える変圧器において、放熱器２は離隔構造物５を有し、隔離構造物５の下端側は放熱器２の一部を覆い、隔離構造物５の上端側は、放熱器２から放出される暖気と開口部２１から変圧器設置空間１０に流入する外気とを分離するように配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲を壁と上方構造物で囲まれ、前記壁と前記上方構造物の間に外気と連通する開口部を有する変圧器設置空間に配置される放熱器を備える変圧器において、
前記放熱器は離隔構造物を有し、
前記隔離構造物の下端側は前記放熱器の一部を覆い、
前記隔離構造物の上端側は、前記放熱器から放出される暖気と前記開口部から前記変圧器設置空間に流入する外気とを分離するように配置されることを特徴とする、
変圧器。
【請求項２】
請求項１において、前記離隔構造物の上端部の高さが前記壁の上端部の高さとほぼ一致することを特徴とする変圧器。
【請求項３】
請求項１において、前記離隔構造物が前記放熱器の上端部側ほぼ１／２を覆うように配置したことを特徴とする変圧器。
【請求項４】
請求項２において、前記離隔構造物が前記放熱器の上端部側ほぼ１／２を覆うように配置したことを特徴とする変圧器。
【請求項５】
請求項１において、前記開口部に通気を確保した蓋を設け、前記離隔構造物として前記蓋に向けて屈曲した形状の離隔構造物を用いたことを特徴とする変圧器。
【請求項６】
請求項５において、前記蓋に補助離隔構造物を設け、前記補助隔離構造物の下端が前記離隔構造物の上端と近接して設けられることを特徴とする変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲を囲まれた空間に設置される放熱器を有する変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器本体で発生した熱は、放熱器や冷却器により大気に放出されることが多い。変圧器が屋外に置かれる場合は、熱を容易に大気に放散することができるが、周囲を壁で囲まれた設置空間に変圧器を配置する場合は，どのように外気を取込み、かつ放熱器等で暖まった空気を設置空間の外に排出するかが問題となる。
【０００３】
屋内あるいは装置内に変圧器を設置する場合、ファンを用いて強制的に外気を取込み、暖まった空気を排出する方法がある。特開平１１−２８３８４３号では，変圧器を収納箱に配置するとともに収納箱に隣接してファンを設け、ファンと排気口を排気ダクトで連結し、強制的に換気する方法を開示している。
【０００４】
また，特開２００９−０８１１７１号では、放熱器への大気の取込みを改善し、ファンで強制排気する方法が開示されている。
【０００５】
ファンを用いない方法もある。特開２０１２−１０２６９２号は風力発電機の系統連系用変圧器の放熱を目的としたもので、変圧器本体はタワー内に配置するが、放熱器は屋外、あるいは、外気と連通した冷却ダクトをタワー内に設け、放熱器を冷却ダクト内に配置する方法が開示されている。
【０００６】
一方、特開２０１２−１７２５６４号では、タワー内に置かれた放熱器で暖まった空気をフードで集め上方まで運び、タワー内壁沿いを降下させることにより冷却する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２８３８４３号公報
【特許文献２】特開２００９−０８１１７１号公報
【特許文献３】特開２０１２−１０２６９２号公報
【特許文献４】特開２０１２−１７２５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構造では、大型の変圧器の場合、収納箱、ファン、排気ダクトも大型化し、必要な設置スペースの増加、製作費用の上昇、運転コストの上昇等の問題がある。
【０００９】
特許文献２の構造では、外気の取入れ口を上部ヘッダーと下部ヘッダーの配置に合わせて設計し、さらに強制冷却の機構を設けなければならない、という問題がある。
【００１０】
特許文献３の構造では、放熱器を実効的に屋外に置くことによって、効率的な放熱が可能となるが、放熱器は屋外という厳しい環境下に置かれるため、機器の劣化が問題となる。
【００１１】
特許文献４の構造では、放熱器はタワー内に置かれ、設置環境の問題は無くなるものの、外気の取込みが無いため、変圧器の発熱が大きい場合、冷却効果が十分でなく、タワー内の温度上昇が大きくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたもので、周囲を壁で囲まれた設置空間に配置される放熱器付き変圧器において、設置空間と外気とが連通する開口部から外気を取込むとともに、暖まった空気を同開口部から放出し、設置空間の温度上昇を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、変圧器設置空間と外気とが連通する開口部で外気の取込みと暖まった空気の排出を行い、設置空間の温度上昇を抑制する技術を提供する。
【００１４】
例えば、周囲を壁と上方構造物で囲まれ、該壁と該上方構造物の間に外気と連通する開口部を有する変圧器設置空間に配置される放熱器付き変圧器において、該放熱器の近傍に配置され、少なくとも該放熱器の一部を覆い、該放熱器から放出される暖まった空気と該変圧器設置空間に流入する外気とを分離する離隔構造物を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、放熱器の熱は空気に伝達されるが、離隔構造物を設けることにより、暖まった空気は、上方への強い流れとなり、上部構造物に沿って流れた後、開口部の一部を通過し、変圧器設置空間外に排出される。一方、その他の部分から外気が流入する。外気は相対的に温度が低く密度が高くなるため、設置空間の底部に向かって流れ、放熱器に取込まれる。暖まった空気の排出と外気の取込みという空気の循環が行われ、設置空間の温度上昇を抑制する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施例における、変圧器及び変圧器設置空間を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施例における、変圧器を示す上面図である。
【図３】離隔構造物の有無による空間内の気流への影響を説明するための模式図である。
【図４】離隔構造物の延長高さと暖まった空気の最高温度の関係を示すグラフである。
【図５】離隔構造物のカバー率と暖まった空気の最高温度の関係を示すグラフである。
【図６】第２の実施例における、変圧器及び変圧器設置空間を示す縦断面図である。
【図７】第３の実施例における、変圧器及び変圧器設置空間を示す縦断面図である。
【図８】第４の実施例における、変圧器及び変圧器設置空間を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施例１〜４を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１〜図２を用いて第１の実施例を説明する。図１は本実施例の変圧器及び変圧器設置空間を示す縦断面図である。図２は変圧器を示す上面図である。
【００１９】
図１に示すように、変圧器は、変圧器本体１、放熱器２、コンサベータ３、離隔構造物５及びそれを固定するための取付け構造物４で構成される。図２に示すように、放熱器２は複数の放熱器ユニット６を連通管７で連結するとともに変圧器本体１のタンクと配管（図示していない）で接続されている。離隔構造物５は平板状で、変圧器本体１のタンクから張出させた取付け構造物４に固定されている。
【００２０】
変圧器本体１は鉄心、巻線、固定保持のための構造物、タンク、絶縁冷却媒体等からなる。巻線や鉄心等で発生した熱は絶縁冷却媒体に伝達され、暖まった絶縁冷却媒体は、放熱器２に流入する。絶縁冷却媒体の熱は熱交換により、大気側に伝達されるとともに、絶縁冷却媒体の温度は低下する。温度が低下した絶縁冷却媒体は変圧器本体１に戻り、巻線や鉄心等を冷却する。
【００２１】
上述の変圧器は、隣接する機器設置空間１２の壁１１と天井２０に囲まれた変圧器設置空間１０に配置される。機器設置空間１２の壁１１と天井２０の間には、外気と連通した開口部２１が形成される。
【００２２】
放熱器２で暖まった空気は上方に流れ開口部２１から外部に放出される。一方、外気が開口部２１から変圧器設置空間１０に流入し、冷却器２の冷却に寄与する。
【００２３】
次に、本実施例での離隔構造物５の効果について説明する。
【００２４】
図３は離隔構造物による影響を説明するための模式図である。（ａ）は離隔構造物が無い場合、（ｂ）は離隔構造物がある場合の空気の流れを模式的に示している。
【００２５】
（ａ）の場合、放熱器２で暖まった空気が変圧器設置空間１０へ流入する外気と衝突することにより、暖まった空気が強い上方への流れとならず、暖まった空気が変圧器設置空間１０に滞留する傾向が生ずる。
【００２６】
一方、（ｂ）の場合は放熱器２で暖まった空気は、離隔構造物５を設けることにより、外気から流入する流れの影響を受けることなく、強い上方への流れとなり、屋根２０に沿って流れた後、開口部２１上方から変圧器設置空間１０の外に排出される。また、開口部２１下方から変圧器設置空間１０に流入した相対的に密度の高い空気は、放熱器２と壁１１の間の空間を下方に流れ、放熱器２に取込まれていく。
【００２７】
次に、離隔構造物５の形状、配置が冷却に与える影響について説明する。
【００２８】
図４は離隔構造物の延長高さと暖まった空気の最高温度の関係を示すグラフである。離隔構造物５としては、放熱器２の上半分を覆うことを基本とし、そこからの延長高さＬ１を横軸に、暖まった空気の最高温度を縦軸としてプロットしている。
【００２９】
離隔構造物が放熱器上端部までしかない場合（Ｌ１＝０）、最高温度は高いが、Ｌ１が増加するに従って最高温度は低下し、離隔構造物の上端部と周囲の壁の上端がほぼ一致するところ（壁最上位置）で最高温度が最低になる。
【００３０】
更にＬ１が増加すると最高温度は漸増し、暖まった空気の流れを離隔構造物が妨害するようになると、急激に温度上昇が大きくなる。従って、離隔構造物の高さとしては離隔構造物の上端部が周囲の壁の上端部とほぼ一致するか、やや高めあるいは低めに設定するのが好ましい。
【００３１】
図５は離隔構造物のカバー率と暖まった空気の最高温度の関係を示すグラフである。放熱器（高さＬとする）のうち、離隔構造物が覆う長さをＬ２とすると、カバー率はＬ２／Ｌで定義され、離隔構造物が放熱器を覆う割合を表す。但し、離隔構造物の上端は周囲の壁の上端とほぼ一致させている。
【００３２】
カバー率０（離隔構造物で放熱器を全く覆わない）の場合も、カバー率１（離隔構造物で放熱器を全部覆う）の場合も最高温度は高く、カバー率０．５（離隔構造物で放熱器の半分を覆う）で最も低くなる。従って、離隔構造物下部の構造としては、離隔構造物で放熱器のほぼ半分を覆う構造が好ましい。
【００３３】
このような構造にすることにより、放熱器２で暖まった空気については上方に強い流れを生じ、外気から変圧器設置空間１０に流れ込む空気の流れは、離隔構造物５により互いに流路を分離することができ、効率的な放熱及び空気の循環が可能となる。これによって、放熱器２で暖まった空気の最高温度を所定の温度以下に保つことができる。
【実施例２】
【００３４】
本実施例では、道路の地下の設置空間を利用して変圧器を設置する例を説明する。
【００３５】
図６は第２の実施例における、変圧器及び設置空間を示す縦断面図である。道路３１の地下の一部に地下設置空間３２が設けられている。地下設置空間３２は、壁１１と設置空間天井３４及び開口部２１で囲まれている。開口部２１には、例えばグレーチング３３のような通気を確保した蓋が設けられており、グレーチング３３を介して地下設置空間３２と外気は連通している。
【００３６】
地下設置空間３２には、変圧器本体１、放熱器２、コンサベータ３が配置され、放熱器２には取付け構造物４により屈曲離隔構造物８が取付けられている。屈曲離隔構造物８は、気流の確保を考慮してグレーチング３３に向けて曲がった形状で構成されるのが好ましい。
【００３７】
このような構造とすることにより、放熱器２で暖まった空気については上方に流れるが、この気流を屈曲離隔構造物８に沿って、徐々にグレーチング３３側に曲げ、外気側に放出させる一方、外気から変圧器設置空間１０に流れ込む空気の流路を確保することができる。これによって、効率的な放熱及び空気の循環が可能となり、放熱器２で暖まった空気の最高温度を所定の温度以下に保つことができる。
【実施例３】
【００３８】
本実施例では、道路の地下の設置空間を利用して変圧器を設置する別の例を説明する。
【００３９】
図７は、第３の実施例における、変圧器及び設置空間を示す縦断面図である。実施例２と同じ構成については説明を省略する。グレーチング３３から下方に向かって張出した補助離隔構造物９を設けている点が異なっている。
【００４０】
このような構造とすることにより、放熱器２で暖まった空気の流路と外気から流れ込む空気の流路は、ほぼ完全に分離され、より効率的な放熱及び空気の循環が可能となる効果がある。
【実施例４】
【００４１】
本実施例では、建物の地下設置空間（地下室）を利用して、変圧器を設置する例を説明する。図８は、第４の実施例における、変圧器及び設置空間を示す縦断面図である。建物４２の地下の一部に変圧器を設置するための地下室４３を設ける。地下室４３は壁１１、地面に設けられた開口部２１、地下室天井４４で囲まれている。開口部２１には、グレーチング３３が設けられ、グレーチング３３を介して、地下設置空間３２と外気は連通している。
【００４２】
地下設置空間４３には、変圧器本体１、放熱器２、コンサベータ３が配置され、取付け構造物４で、屈曲離隔構造物８が取付けられている。
【００４３】
屈曲離隔構造物８の機能は図６の実施例２と同様である。このような構造とすることにより、効率的な放熱及び空気の循環が可能となり、放熱器２で暖まった空気の最高温度を所定の温度以下に保つことができる。
【００４４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。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、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  変圧器本体
２  放熱器
３  コンサベータ
４  取付け構造物
５  離隔構造物
６  放熱器ユニット
８  屈曲離隔構造物
９  補助離隔構造物
１０  変圧器設置空間
２０  屋根
２１  開口部
３１  道路
３２、４３  地下設置空間
３３  グレーチング
４２  建物
【図１】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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