JP2017168544A - Stationary induction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a stationary induction device provided with a convection-type heat radiating device in which heat radiators are arranged substantially horizontally.
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。
In
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。
Since the high temperature oil introduced into each panel decreases in temperature as it flows through the panel, in the radiator of
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。 In the present invention, the stationary guidance device is a stationary guidance device main body, a tank that houses the stationary guidance device main body and the cooling insulating medium, the tank that is disposed on a side surface of the tank, and has an inlet at a relatively upper side. A first radiator connected to an upper portion of the tank and having an outlet at the other end relatively connected to a lower portion of the tank, and a cooling insulating medium flows in a first direction by convection, and a side surface of the tank The tank is disposed adjacent to the first radiator in the vertical direction, the outlet of one end is connected to the lower part of the tank which is relatively lower, and the inlet of the other end is relatively upper A second radiator that is connected to an upper portion of the first heat sink and flows in a second direction opposite to the first direction by convection.
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。 That is, the cooling insulating medium in the first radiator and the cooling insulating medium in the second radiator flow in opposite directions.
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。 According to the present invention, at one end, the high temperature portion of the first radiator and the low temperature portion of the second radiator are adjacent to each other in the vertical direction, and at the other end, the low temperature portion of the first radiator. Since the high-temperature part of the second radiator is adjacent to each other in the vertical direction, the temperature distribution of the radiator is not biased as the entire radiator including the first radiator and the second radiator. Thereby, the heat exchange efficiency of the heat radiating device is improved, and therefore the heat radiating device can be miniaturized.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 shows a natural convection type transformer (stationary induction device) 1 in one embodiment applied to various power facilities and the like. The
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。
The
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。
The
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。
Accordingly, the
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。
The
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。
The
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。
An
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。
The
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。
In the
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。
As described above, in this embodiment, at the left and right ends, the first stage and
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。
FIG. 5 shows a second embodiment of the
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。
Here, in order to make the connection relationship between the
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。
As shown in FIG. 6, in the
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。
A
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。
On the other hand, in the
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。
The
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。
An
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。
An
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。
5C of the
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。
The
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。
The
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。
Further, the
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。
Therefore, also in the second embodiment, the
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。
Further, the
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。
Similarly, the
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。
That is, the high-
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。
Similarly, the high-
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。
Therefore, also in the second embodiment, in the
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。
In the above embodiment, the first to
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。
In each of the above embodiments, there are two
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。 Moreover, in each said Example, although the static induction apparatus disclosed the example which is a transformer, this invention is applicable also to other static induction apparatuses, such as a reactor.
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。 Furthermore, the present invention can also be applied to a stationary induction device having a forced convection type radiator having a cooling fan below the radiator.
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
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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。 The stationary induction device body,
A tank for accommodating the stationary induction device main body and the cooling insulating medium;
The tank is disposed on the side of the tank, the inlet of one end is connected to the upper part of the tank that is relatively upward, and the outlet of the other end is connected to the lower part of the tank that is relatively lower. A first radiator in which a cooling insulating medium flows in the direction of 1;
It is arranged on the side of the tank so as to be adjacent to the first radiator in the vertical direction, the outlet of one end is connected to the lower part of the tank which is relatively lower, and the inlet of the other end is relatively upward A second radiator that is connected to the upper part of the tank, and in which a cooling insulating medium flows in a second direction opposite to the first direction by convection;
Stationary induction equipment equipped with.
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