(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱器を概ね水平に配置してなる変圧器において、放熱装置の熱交換効率を向上させるとともに、放熱装置を小型化する。【解決手段】自然対流式の変圧器１は、鉄心２およびこの鉄心に巻装された巻線３を有する変圧器本体４と、絶縁油５とともに変圧器本体を収容する直方体のタンク６と、このタンクの後壁６ｄに配置された第１〜４段のパネル形放熱器９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを備えている。第１段および第３段の放熱器９Ａ，９Ｃでは、絶縁油は、自然対流により、第１の方向に流れる。第２段および第４段の放熱器９Ｂ，９Ｄでは、絶縁油５は、自然対流により、第１の方向とは反対の第２の方向に流れる。従って、放熱装置全体では、絶縁油は、第１の方向、第２の方向、第１の方向、第２の方向の順序で交互に流れる。これにより、放熱装置の熱交換効率が向上し、放熱装置が小型化される。【選択図】図１
2017168544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止誘導機器本体と、
前記静止誘導機器本体および冷却絶縁媒体を収容するタンクと、
前記タンクの側面に配置され、一端の入口が相対的に上方となる前記タンクの上部に接続され、かつ他端の出口が相対的に下方となる前記タンクの下部に接続されて、対流により第１の方向に冷却絶縁媒体が流れる第１の放熱器と、
前記タンクの側面に前記第１の放熱器と上下方向に隣接するように配置され、一端の出口が相対的に下方となる前記タンクの下部に接続され、かつ他端の入口が相対的に上方となる前記タンクの上部に接続されて、対流により前記第１の方向とは反対の第２の方向に冷却絶縁媒体が流れる、第２の放熱器と、
を備えた静止誘導機器。
【請求項２】
前記静止誘導機器は、複数の第１の放熱器および複数の第２の放熱器を備え、前記複数の第１の放熱器と前記複数の第２の放熱器とは、上下方向に交互に配置されることを特徴とする請求項１に記載の静止誘導機器。
【請求項３】
前記複数の第１の放熱器の一端の入口が、第１の導入用共通配管により相対的に上方となる前記タンクの上部に接続されており、前記複数の第１の放熱器の他端の出口が、第１の導出用共通配管により相対的に下方となる前記タンクの下部に接続されており、前記複数の第２の放熱器の他端の入口が、第２の導入用共通配管により相対的に上方となる前記タンクの上部に接続されており、前記複数の第２の放熱器の一端の出口が、第２の導出用共通配管により相対的に下方となる前記タンクの下部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の静止誘導機器。
【請求項４】
前記タンクは直方体であり、前記第１の導入用共通配管および前記第２の導出用共通配管は、前記タンクの第１の角部に第１の仕切り板を設けることにより前記タンク内に形成され、前記第１の導出用共通配管および前記第２の導入用共通配管は、前記タンクの第２の角部に第２の仕切り板を設けることにより前記タンク内に形成されることを特徴とする請求項３に記載の静止誘導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱器を概ね水平に配置してなる対流式の放熱装置を備えた静止誘導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、変圧器本体が冷却媒体となる絶縁油とともにタンク内に収容されており、絶縁油が循環する放熱装置として、タンクの側面に、上下方向に積み重ねられた複数のパネル形放熱器を備えている。この放熱装置では、タンク内から複数のパネルに導入された油が各パネル内でいずれも同じ方向に流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１４２８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各パネルに導入された高温の油はパネル内を流れるに従って温度低下していくので、特許文献１の放熱器では、タンクからの比較的高温の油が導入される放熱器の高温部が上下方向に並んで位置し、一方、比較的低温となって油が導出される放熱器の低温部が上下方向に並んで位置することになる。そのため、放熱装置全体として、温度分布に偏りが生じる。これにより、放熱装置の熱交換効率が低下し、必要な放熱量を確保するために、大型の放熱装置が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、静止誘導機器が、静止誘導機器本体と、前記静止誘導機器本体および冷却絶縁媒体を収容するタンクと、前記タンクの側面に配置され、一端の入口が相対的に上方となる前記タンクの上部に接続され、かつ他端の出口が相対的に下方となる前記タンクの下部に接続されて、対流により第１の方向に冷却絶縁媒体が流れる第１の放熱器と、前記タンクの側面に前記第１の放熱器と上下方向に隣接するように配置され、一端の出口が相対的に下方となる前記タンクの下部に接続され、かつ他端の入口が相対的に上方となる前記タンクの上部に接続されて、対流により前記第１の方向とは反対の第２の方向に冷却絶縁媒体が流れる、第２の放熱器と、を備えている。
【０００６】
つまり、第１の放熱器内の冷却絶縁媒体と、第２の放熱器内の冷却絶縁媒体と、が互いに反対方向に流れる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一端において、第１の放熱器の高温部と第２の放熱器の低温部とが、上下方向に互いに隣接し、かつ他端において、第１の放熱器の低温部と第２の放熱器の高温部とが、上下方向に互いに隣接するので、第１の放熱器および第２の放熱器を含む放熱装置全体としては、放熱装置の温度分布が偏らない。これにより、放熱装置の熱交換効率が向上し、従って、放熱装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施例の変圧器を示す上面図である。
【図２】図１の変圧器の背面図である。
【図３】図１の変圧器の右側面図である。
【図４】図１の変圧器の左側面図である。
【図５】第２の実施例の変圧器を示す上面図である。
【図６】第２の実施例におけるタンクと放熱装置との接続関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説明する。
【００１０】
図１には、種々の電力設備等に適用される一実施例における自然対流式の変圧器（静止誘導機器）１が示されている。変圧器１は、例えばアモルファス磁性材料からなる鉄心２およびこの鉄心２に巻装された巻線３を有した変圧器本体（静止誘導機器本体）４と、液状の冷却絶縁媒体５例えば絶縁油とともに変圧器本体４を収容する直方体のタンク６と、このタンク６の外部に配置された放熱装置７と、を備えている。
【００１１】
タンク６は、金属材料例えば普通鋼板から形成されており、天井壁６ａと、底壁６ｂと、前壁６ｃと、後壁６ｄと、２つの側壁６ｅ，６ｆと、を有している。タンク６の後壁６ｄには、放熱装置７が配置されている。ここで、タンク６の後壁６ｄは、特許請求の範囲の「タンクの側面」に相当する。なお、放熱装置７は、前壁６ｃや側壁６ｅ，６ｆ付近に配置されても良い。
【００１２】
放熱装置７は、偏平なパネル８が複数積層されてなる４つのパネル形放熱器９（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ）を備えている。４つのパネル形放熱器９は、実質的に同様に構成されており、各放熱器９の細長いパネル８は、図１に示すように水平に延びるように構成されている。各パネル８は、タンク６の後壁６ｄと平行になるように配置されている。パネル８は、絶縁油５が流れるように中空に形成されている。ここで、図２に示すように、上記４つの放熱器９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを、上から順に、第１段の放熱器９Ａ、第２段の放熱器９Ｂ、第３段の放熱器９Ｃ、第４段の放熱器９Ｄとする。第１段の放熱器９Ａは、図２の左端に入口１０Ａを有しており、図２の右端に出口１１Ａを有している。第２段の放熱器９Ｂは、逆に図２の右端に入口１０Ｂを有しており、図２の左端に出口１１Ｂを有している。第３段の放熱器９Ｃは、第１段の放熱器９Ａと同様に、図２の左端に入口１０Ｃを有しており、図２の右端に出口１１Ｃを有している。第４段の放熱器９Ｄは、第２段の放熱器９Ｂと同様に、図２の右端に入口１０Ｄを有しており、図２の左端に出口１１Ｄを有している。なお、入口１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、「入口１０」と総称し、出口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、「出口１１」と総称する。また、入口１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄおよび出口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄのアルファベットは、放熱器９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄにそれぞれ対応することを示している。
【００１３】
従って、変圧器１では、図２の左端に入口１０を有し、かつ図２の右端に出口１１を有してなる放熱器９Ａ，９Ｃと、図２の左端に出口１１を有し、かつ図２の右端に入口１０を有する放熱器９Ｂ，９Ｄと、が上下方向に交互に配置されている。ここで、放熱器９Ａ，９Ｃは、特許請求の範囲に記載の「第１の放熱器」に相当し、放熱器９Ｂ，９Ｄは、特許請求の範囲に記載の「第２の放熱器」に相当する。
【００１４】
第１段の放熱器９Ａの図２の左端の入口１０Ａは、導入用共通配管（第１の導入用共通配管）１２およびこの導入用共通配管１２から分岐する配管１３（図３参照）によって相対的に上方となるタンク６の上部に接続されている。一方、第１段の放熱器９Ａの図２の右端の出口１１Ａは、導出用共通配管（第１の導出用共通配管）１４およびこの導出用共通配管１４から分岐する配管１５（図４参照）によって相対的に下方となるタンク６の下部に接続されている。
【００１５】
第２段の放熱器９Ｂの図２の右端の入口１０Ｂは、導入用共通配管（第２の導入用共通配管）１６およびこの導入用共通配管１６から分岐する配管１７（図４参照）によって相対的に上方となるタンク６の上部に接続されている。一方、第２段の放熱器９Ｂの図２の左端の出口１１Ｂは、導出用共通配管（第２の導出用共通配管）１８およびこの導出用共通配管１８から分岐する配管１９（図３参照）によって相対的に下方となるタンク６の下部に接続されている。
【００１６】
第３段の放熱器９Ｃの図２の左端の入口１０Ｃは、導入用共通配管１２およびこの導入用共通配管１２から分岐する配管２０（図３参照）によって相対的に上方となるタンク６の上部に接続されている。一方、第３段の放熱器９Ｃの図２の右端の出口１１Ｃは、導出用共通配管１４およびこの導出用共通配管１４から分岐する配管２１（図４参照）によって相対的に下方となるタンク６の下部に接続されている。
【００１７】
第４段の放熱器９Ｄの図２の右端の入口１０Ｄは、導入用共通配管１６およびこの導入用共通配管１６から分岐する配管２２（図４参照）によって相対的に上方となるタンク６の上部に接続されている。一方、第４段の放熱器９Ｄの図２の左端の出口１１Ｄは、導出用共通配管１８およびこの導出用共通配管１８から分岐する配管２３（図３参照）によって相対的に下方となるタンク６の下部に接続されている。
【００１８】
上記変圧器１において、通電による変圧器本体４の発熱により、タンク６内の上部と下部との絶縁油５の温度差が生じることで、比較的高温の絶縁油５が、自然対流により、タンク６の上部から、放熱装置７の図２の左端側の導入用共通配管１２および配管１３，２０を通して第１段および第３段の放熱器９Ａ，９Ｃに流入するとともに、図２の右端側の導入用共通配管１６および配管１７，２２を通して第２段および第４段の放熱器９Ｂ，９Ｄに流入する。第１段および第３段の放熱器９Ａ，９Ｃでは、絶縁油５は、積層された複数のパネル８（図１、図３および図４参照）に入り、自然対流により、図２の左端側の入口１０Ａ，１０Ｃから図２の右端の出口１１Ａ，１１Ｃに向かう第１の方向Ｄ１に並行して流れる。一方、第２段および第４段の放熱器９Ｂ，９Ｄでは、絶縁油５は、積層された複数のパネル８に入り、自然対流により、第１の方向Ｄ１とは反対の第２の方向Ｄ２に並行して流れる。従って、放熱装置７全体では、絶縁油５は、図２に示すように、上方から下方にかけて、第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２、第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２の順序で交互に流れる。第１段および第３段の放熱器９Ａ，９Ｃおよび第２段および第４段の放熱器９Ｂ，９Ｄ内を流れる絶縁油５は、外気と熱交換を行うことで冷却される。第１段および第３段の放熱器９Ａ，９Ｃからの冷却後の比較的低温の絶縁油５は、図２の右端の出口１１Ａ，１１Ｃから導出用共通配管１４および配管１５，２１を通してタンク６の下部に戻る。第２段および第４段の放熱器９Ｂ，９Ｄからの比較的低温の絶縁油５は、図２の左端側の出口１１Ｂ，１１Ｄから導出用共通配管１８および配管１９，２３を通してタンク６の下部に戻る。
【００１９】
上記のように、本実施例では、左右の一端において、タンク６からの高温の絶縁油５が導入される第１段および第３段の放熱器９Ａ，９Ｃの高温部（入口）が、冷却後の低温の絶縁油５が導出される低温部（出口）と上下方向に隣接し、他端において、第２段および第４段の放熱器９Ｂ，９Ｄの高温部が、第１段および第３段の放熱器９Ａ，９Ｃの低温部と上下方向に隣接する。従って、第１〜４段の放熱器９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを含む放熱装置７全体としては、放熱装置７の温度分布が偏らない。これにより、放熱装置７の熱交換効率が向上し、従って、放熱装置７を小型化することができる。
【００２０】
図５には、本発明の変圧器１の第２の実施例が示されている。第２の実施例では、放熱装置７に隣接した直方体のタンク６の２つの角部（第１および第２の角部）２４，２５に、タンク６の上下方向に延びる断面Ｔ字状の仕切り板（第１および第２の仕切り板）２６，２７がそれぞれ設けられている。これにより、図５左側の角部２４には、断面三角形の第１の通路２８および同じく断面三角形の第２の通路２９が形成されており、一方、図５右側の角部２５には、断面三角形の第３の通路３０および同じく断面三角形の第４の通路３１が形成されている。そして、タンク６内の第１〜４の通路２８，２９，３０，３１は、概ね水平に延びる８つの配管３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９によって放熱装置７に接続されている。
【００２１】
ここで、タンク６と放熱装置７との接続関係を分かり易くするために、第１および第２の通路２８，２９ならびに第３および第４の通路３０，３１を展開した説明図を、絶縁油５の流れとともに図６に示す。
【００２２】
図６に示すように、左側の角部２４において、第１の通路２８は、タンク６の天井壁６ａから、タンク６の上下方向中央に設けられた中間壁４０まで延びている。第１の通路２８は、天井壁６ａ付近に、変圧器本体４により温められた高温の絶縁油５を導入する矩形の導入口４１を備えている。
【００２３】
また、第１の通路２８と隣接した第２の通路２９は、タンク６の天井壁６ａから底壁６ｂまで延びている。第２の通路２９は、底壁６ｂ付近に、放熱装置７により冷却した低温の絶縁油５をタンク６の下部（詳しくは、通路２８，２９，３０，３１以外の部分）に導出する矩形の導出口４２を備えている。
【００２４】
一方、右側の角部２５において、第３の通路３０は、タンク６の天井壁６ａから、上記第１の通路２８内の中間壁４０の上下方向位置よりも下方に設けられた中間壁４３まで延びている。第３の通路３０は、天井壁６ａ付近に、高温の絶縁油５を導入する矩形の導入口４４を備えている。
【００２５】
また、第３の通路３０と隣接した第４の通路３１は、タンク６の天井壁６ａから底壁６ｂまで延びている。第４の通路３１は、底壁６ｂ付近に、放熱装置７からの低温の絶縁油５をタンク６の下部（詳しくは、通路２８，２９，３０，３１以外の部分）に導出する矩形の導出口４５を備えている。
【００２６】
第１段の放熱器９Ａの図５の左端の入口１０Ａが、タンク６内の第１の通路２８の上部に配管３２によって接続されており、図５の右端の出口１１Ａが、タンク６内の第４の通路３１の上部に配管３３によって接続されている。
【００２７】
第２段の放熱器９Ｂの図５の右端の入口１０Ｂが、タンク６内の第３の通路３０の上部付近に配管３４によって接続されており、図５の左端の出口１１Ｂが、タンク６内の第２の通路２９の上部付近に配管３５によって接続されている。
【００２８】
第３段の放熱器９Ｃの図５の左端の入口１０Ｃが、タンク６内の第１の通路２８の下部に配管３６によって接続されており、図５の右端の出口１１Ｃが、タンク６内の第４の通路３１の中央付近に配管３７によって接続されている。
【００２９】
第４段の放熱器９Ｄの図５の右端の入口１０Ｄが、タンク６内の第３の通路３０の下部に配管３８によって接続されており、図５の左端の出口１１Ｄが、タンク６内の第２の通路２９の導出口４２よりも上方に配管３９によって接続されている。
【００３０】
第１段および第３段の放熱器９Ａ，９Ｃの入口１０Ａ，１０Ｃが、配管３２，３６および第１の通路２８を介してタンク６上部の導入口４１と連通しており、さらに、出口１１Ａ，１１Ｃが、配管３３，３７および第４の通路３１を介してタンク６下部の導出口４５と連通している。
【００３１】
また、第２段および第４段の放熱器９Ｂ，９Ｄの入口１０Ｂ，１０Ｄが、配管３４，３８および第３の通路３０を介してタンク６上部の導入口４４と連通しており、さらに、出口１１Ｂ，１１Ｄが、配管３５，３９および第２の通路２９を介してタンク６下部の導出口４２と連通している。
【００３２】
従って、第２の実施例においても、放熱器９の入口１０が相対的に上方となるタンク６の上部に接続されており、かつ出口１１が相対的に下方となるタンク６の下部に接続されてなる構成を実質的に得ることができる。よって、絶縁油５は、変圧器１において、タンク６、放熱装置７、タンク６の順序で自然対流により循環する。
【００３３】
また、タンク６内の第１の通路２８が配管３２，３６の双方を介して放熱装置７に接続されており、タンク６内の第４の通路３１が配管３３，３７の双方を介して放熱装置７に接続されているから、第１の通路２８および第４の通路３１は、第１の実施例の導入用共通配管１２および導出用共通配管１４にそれぞれ相当する。
【００３４】
同様に、タンク６内の第３の通路３０が配管３４，３８の双方を介して放熱装置７に接続されており、タンク６内の第２の通路２９が配管３５，３９の双方を介して放熱装置７に接続されているから、第３の通路３０および第２の通路２９は、第１の実施例の導入用共通配管１６および導出用共通配管１８にそれぞれ相当する。
【００３５】
即ち、高温の絶縁油５は、導入口４１から共通配管となる第１の通路２８内に入り、２つの流れに分岐して配管３２，３６に流入する。冷却後の低温の絶縁油５は、図５の右端の出口１１Ａ，１１Ｃから配管３３，３７を通してタンク６内の共通配管となる第４の通路３１に流入する。
【００３６】
同様に、高温の絶縁油５は、導入口４４からタンク６内の共通配管となる第３の通路３０内に入り、２つの流れに分岐して配管３４，３８に流入する。冷却後の低温の絶縁油５は、配管３５，３９を通してタンク６内の共通配管となる第２の通路２９に流入する。
【００３７】
従って、第２の実施例によっても、放熱装置７において、絶縁油５が、上方から下方にかけて、第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２、第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２の順序で交互に流れる。
【００３８】
上記実施例では、タンク６の角部２４，２５に簡単な仕切り板２６，２７を設けることで、共通配管に相当する第１〜４の通路２８，２９，３０，３１がタンク６内に形成されているので、タンク６外部の別体の共通配管を無くすことができる。
【００３９】
なお、上記各実施例では、絶縁油５が第１の方向Ｄ１に流れる２つの放熱器９Ａ，９Ｃと、絶縁油５が第２の方向Ｄ２に流れる２つの放熱器９Ｂ，９Ｄと、を有した変圧器１の例を開示したが、放熱器の数は任意であり、例えば、絶縁油５が第１の方向Ｄ１に流れる１つの放熱器９Ａと、絶縁油５が第２の方向Ｄ２に流れる１つの放熱器９Ｂと、を有した変圧器１にも、本発明を適用することができる。
【００４０】
また、上記各実施例では、静止誘導機器が変圧器である例を開示したが、リアクトル等の他の静止誘導機器にも本発明を適用することができる。
【００４１】
さらに、放熱器の下方に冷却ファンを備えた強制対流式放熱器を有した静止誘導機器に対しても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・変圧器
４・・・変圧器本体
５・・・絶縁油
６・・・タンク
７・・・放熱装置
８・・・パネル
９（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ）・・・放熱器
１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）・・・入口
１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）・・・出口
１２・・・導入用共通配管
１４・・・導出用共通配管
１６・・・導入用共通配管
１８・・・導出用共通配管
Ｄ１・・・第１の方向
Ｄ２・・・第２の方向
２４・・・角部
２５・・・角部
２８・・・第１の通路
２９・・・第２の通路
３０・・・第３の通路
３１・・・第４の通路
３２〜３９・・・配管
【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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