電気機器用タンク
【課題】本発明に係る実施形態は、電気機器に使用されるタンク１およびＯリング５の上部と下部との間に発生する温度差を抑え、シール部の温度を均一にし、シール性能の信頼性を向上させるとともに、冷却性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る電気機器用タンクは、高電圧導体６又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンク１において、電気機器用タンク１のフランジ部２に設置し、絶縁ガスをシールするＯリング５と、フランジ部２の外気側又は合わせ面側に、Ｏリング５と併設したヒートパイプ７とを備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係る電気機器用タンクは、高電圧導体６又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンク１において、電気機器用タンク１のフランジ部２に設置し、絶縁ガスをシールするＯリング５と、フランジ部２の外気側又は合わせ面側に、Ｏリング５と併設したヒートパイプ７とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は、例えば、ガス絶縁開閉装置、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁母線等に用いられる電気機器用タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所を構成するガス絶縁リアクトル、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁開閉装置、ガス絶縁母線などの変電および送電用電気機器は、電気が流れる通電部とそれを収納するタンクで構成されている。いずれの電気機器も通電部に通電すると、電気抵抗によって発熱する。
【０００３】
また、これらの電気機器内にはSF６ガス、窒素ガス、炭酸ガス、空気などの気体絶縁物が圧縮充填されており、電気抵抗によって発熱した熱の冷却および、外部との絶縁を行っている。
【０００４】
近年は設置スペース縮小などの観点より機器のコンパクト化が進んでおり、機器各部の温度を高く設定することが多くなっている。しかし、内部の絶縁物やタンクのシール部の性能および寿命は該当部の温度が影響することが知られている。つまり、これらの温度上昇を抑えることによって、機器の寿命を長くすることが可能である。
【０００５】
従来の電気機器用タンクとしてガス絶縁母線の構成例を図１３に、ガス絶縁変圧器の構成例を図１４に示す。まず、図１３ではガス母線タンク１のフランジ部２同士が絶縁スペーサ３を挟んでボルトナット４で固定しており、ガスシールのため前記絶縁スペーサ３にＯリング５が取り付けられている。また、前記絶縁スペーサ３は高電圧導体６を固定している。
【０００６】
通電状態においては高電圧導体６に電流が流れて発熱するが、ガス母線タンク１に充填された充填ガスが熱を受けて温度が上昇する。温度上昇した充填ガスは、自然対流により上方に流れてからガス母線タンク１に沿って下方に流れる。そのため、ガス母線タンク１の温度分布は上部で高く、下部で低い分布となる。これに伴い、Ｏリング５の温度分布も同様に、上部で高く、下部で低い分布となる。
【０００７】
また、３相ガス絶縁母線のガス母線タンク１の上部と下部との温度差は、１５度〜２５度程度となることも計測されており、直射日光が照射される屋外の場合は、さらに温度差は拡大すると考えられている。
【０００８】
次に、図１４では変圧器タンク１１のフランジ部１２同士をボルトナット１３で固定しており、同様にガスシールのため片側のフランジ部にＯリング１４が取り付けられている。
【０００９】
通電状態においては変圧器タンク１１内部の鉄心１５および巻線１６で発熱するが、変圧器タンク１１内に充填された充填ガスのうち、仕切板１７より下部の充填ガスが鉄心および巻線内を上昇してこれらから熱を受けて温度が上昇する。温度上昇した充填ガスは、変圧器タンク１１上部に流れた後、図示しない冷却器を通って変圧器タンク１１の下部に戻る。
【００１０】
ここでの充填ガスの冷却方式は、自然対流で循環する冷却方式とブロアにより強制的に循環する冷却方式とがある。いずれの場合も、変圧器タンク１１の温度は仕切板より上部で高く、下部で低い分布になる。したがって、Ｏリングの温度も上部で高く、下部で低い分布となる。
【００１１】
ここで、変圧器タンク内部の巻線間にヒートパイプを設置し、冷却効率を上げる方法（特許文献１）や、巻線とタンク間にヒートパイプを設置して巻線の温度上昇を低減する方法（特許文献２）や、タンク内部の冷却媒体と冷却器との間にヒートパイプを設置して冷却媒体の温度を低減する方法（特許文献３）が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１１９８１１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３８１２２号公報
【特許文献３】特開平５−２７５２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１乃至３はタンク中身の温度を下げることを念頭においたものであり、いずれもタンクに関して上部と下部の温度差を小さくするものではない。したがって、タンクおよびＯリングの上部で温度が高く、下部で温度が低くなる課題を解決していない。
【００１４】
本発明に係る実施形態は、電気機器に使用されるタンクおよびＯリングの上部と下部との間に発生する温度差を抑え、シール部の温度を均一にし、シール性能の信頼性を向上させるとともに、冷却性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る電気機器用タンクは、高電圧導体又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンクにおいて、前記電気機器用タンクのフランジ部に設置し、前記絶縁ガスをシールするＯリングと、前記フランジ部の外気側又は合わせ面側に、前記Ｏリングと併設したヒートパイプとを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における構成を示す図。
【図２】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における、フランジ部の構成を示す図。
【図３】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における、フランジ部の他の構成例を示す図。
【図４】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における、フランジ部の構成を示す拡大断面図。
【図５】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における、フランジ部の他の構成例を示す拡大断面図。
【図６】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第２の実施形態における構成を示す図。
【図７】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第２の実施形態における、フランジ部の構成を示す拡大断面図。
【図８】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第２の実施形態における、フランジ部の他の構成例を示す拡大断面図。
【図９】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第３の実施形態における構成を示す図。
【図１０】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第３の実施形態における、フランジ部の構成を示す図。
【図１１】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第４の実施形態における構成を示す図。
【図１２】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第４の実施形態における、フランジ部の構成を示す図。
【図１３】従来の電気機器用タンク（ガス母線タンク）の構成を示す図。
【図１４】従来の電気機器用タンク（変圧器タンク）の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る電気機器用タンクの実施形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明に係る電気機器用タンクの第１の実施形態の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係るガス絶縁母線の本実施形態の構成を示す。
【００１９】
本実施形態が、図１３に示す従来のガス絶縁母線と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。本実施形態のガス絶縁母線と従来のガス絶縁母線が異なる点は、ヒートパイプ７を備える点である。ヒートパイプ７は、フランジ部２内にＯリング５よりも内周側に設置されている。
【００２０】
次に、ヒートパイプ７の形状例について、図２および図３を用いて説明する。図２および図３は、本実施形態のガス母線タンク１のヒートパイプ７を通る断面図である。図２では、フランジ部２ａに溝８を設け、この溝８の中に、溝８の周長のおよそ半分の長さの略半リング形状のヒートパイプ７ａを重ならないように２本装着している。図３では、図２と同様の溝８を設け、この８溝の中に、溝８のおよそ周長の長さのＣ型形状のヒートパイプ７ｂを１本装着している。
【００２１】
さらに、ヒートパイプ７の設置例について、図４および図５を用いて説明する。図４および図５は、本実施形態のガス母線タンク１の長手方向の断面図であり、図１におけるA部の拡大図を示している。図４では、タンク１のフランジ部２ｂの絶縁スペーサ側にＯリング５ａとヒートパイプ７の両方とも設置している。図５では、フランジ部２ｃの外気側に溝８およびヒートパイプ７を設置している。
【００２２】
このように構成されたガス母線タンク１の作用を説明する。高電圧導体６に電流が流れることにより電気抵抗に応じて発熱し、温度が上昇する。そして、周囲の充填ガスがこの熱をもらって温度が上昇し、自然対流によりガス母線タンク１内を上方に流れ、ガス母線タンク１の内壁に沿って下方に流れる。そのため、タンクの温度分布としては上部で高く下部で低い分布となる。
【００２３】
したがって、従来のフランジ部２およびＯリング５の温度分布は上部で高く、下部で低い分布となるが、本実施形態のフランジ部２およびＯリング５よりも内周側にヒートパイプ７が装着されているため、ヒートパイプ７の上下で温度差が小さくなり、Ｏリング７でも上下の温度差が小さくなる。
【００２４】
すなわち、Ｏリング５のシール性能や材質劣化を左右する最高温度を低減することが可能になり、機器の寿命を延ばすことにつながる。また、従来温度の低かったタンク下部の温度が上昇するため、外気との熱伝達量が増加することやタンク内部の自然対流が大きくなる効果もあり、機器の冷却特性も上昇する。
【００２５】
本発明によれば、フランジ部２のＯリング５よりも内周側にヒートパイプ７を装着することにより、Ｏリング５の周方向の温度が均一化され、最高温度を低減できるので、Ｏリング５のシール性能や寿命を延ばすことが可能になり、機器の寿命を延ばすことができる。
【００２６】
ここで、従来のヒートパイプ７を設置しない場合のガス母線タンク１の上部と下部との温度差１５度〜２５度は、本実施形態においては約半分の７．５度〜１２．５度程度となる。ガス母線タンク１の上部と下部との温度差が抑制できることによって、Ｏリング５の寿命は約２倍程度となる。
【００２７】
なお、本実施形態でのヒートパイプ７は、略半円形状又はＣ型形状としているが、１本のリング形状としても同様の効果が得られる。また、ヒートパイプ７の設置、固定方法は、溶接、接着、はめ込み等が考えられるが、上述した構成であれば、設置、固定方法は問わない。
【００２８】
また、図５では、フランジ部２ｃの外気側に溝８およびヒートパイプ７を設置しているが、溝８とヒートパイプ７の隙間にゴミなどが付着しないように樹脂や接着剤などの固定剤で埋めることが望ましい。
【００２９】
さらに、ヒートパイプ７に用いる冷媒は、設置するガス母線タンク１の温度上昇に応じて選択可能であるが、水、アルコール、アンモニア、フロン等を用いることが可能である。また、ガス母線タンク１の下部で液体、上部で気体となるような冷媒を用いても同様の効果を得ることが可能である。
【００３０】
また、本実施形態では、ガス絶縁母線にヒートパイプを設置したが、ガス絶縁開閉装置に対して、同様の構成にてヒートパイプを設置しても同様の効果を得ることが可能である。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る電気機器用タンクの第２の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、タンクの軸方向が水平方向であるガス絶縁変圧器の構成図を示す。第１の実施形態では、ガス絶縁母線に設置されたＯリング５にヒートパイプ７を隣接していたが、本実施形態では、ガス絶縁変圧器に設置されたＯリング１４にヒートパイプ１９を隣接している。
【００３２】
本実施形態では、タンク１１のフランジ部１２ａ同士をボルトナット１３で固定しており、ガスシールのため片側のフランジ部にＯリング１４が取り付けられている。また、タンク内部には鉄心１５および巻線１６が、これらとタンク内面の間には仕切板１７が設置されている。ここで、本実施形態においては、Ｏリング１４の内周側で同じフランジ面に設けられた溝１８内にヒートパイプ１９が固定されている。
【００３３】
また、図７はタンク１１のフランジ部１２ｂおいて、Ｏリング１４を設けていないフランジ側に溝１８ａおよびヒートパイプ１９を設けた例を示しており、図８はＯリング１４を設けてある同じフランジ部１２ｃの外気側に溝１８ｂおよびヒートパイプ１９を取り付けた例を示している。
【００３４】
上記のように構成された電気機器用タンクの作用について説明する。タンク内に流入したガスは仕切板があるために鉄心１５や巻線１６の内部に流れ、温度が上昇したガスは変圧器タンク１１上部から図示しない外の冷却器に流れるように構成されている。このため、タンクの温度分布としては仕切板より上部で高く下部で低い分布となる。
【００３５】
したがって、従来のフランジ部１２ａおよびＯリング１４の温度分布も上部で高く、下部で低い分布となるが、本実施形態ではフランジ部のＯリング１４よりも内周側にヒートパイプ１９が装着されているため、ヒートパイプ１９の上下で温度差が小さくなり、Ｏリング１４でも上下の温度差が小さくなる。
【００３６】
すなわち、ガス絶縁変圧器においても、Ｏリング１４のシール性能や材質劣化を左右する最高温度を低減することが可能になり、機器の寿命を延ばすことができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る電気機器用タンクの第３の実施形態について図９および図１０を用いて説明する。図９および図１０は、本実施形態のガス絶縁母線の構成図を示している。第１の実施形態の構成を示す図１と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３８】
本実施形態では、ガス母線タンク１のフランジ部２同士を、絶縁スペーサ３を挟んでボルトナット４で固定しており、ガスシールのため前記絶縁スペーサ３にＯリング５が取り付けられている。
【００３９】
ここで、本実施形態においては、前記フランジ部２付近のタンク１の外周部に、タンク半周分の長さで断面が板状のヒートパイプ７ｃとその上から押え板９をタンクに沿って２セット向き合うように設置し、さらに、この押え板のフランジ部９ａ同士をボルトナットなどにより固定している。この場合、フランジ部９はタンクの鉛直方向の上下になるように設置している。
【００４０】
このように構成されたガス母線タンク１の作用を説明する。高電圧導体６に電流が流れることにより電気抵抗に応じて発熱し、周囲の充填ガスが自然対流により上方に流れるため、ガス母線タンク１の温度分布としては上部で高く下部で低い分布となる。したがって、従来のフランジ部２およびＯリング５の温度分布も上部で高く、下部で低い分布となることは第１の実施形態と同様である。
【００４１】
本実施形態ではフランジ部２付近のガス母線タンク１外周部に板状のヒートパイプ７ｃが装着され、かつ、上から押え板により固定されているため、ヒートパイプ７ｃはタンクに密着していることになる。ここで、ヒートパイプ７ｃは上下の温度差を小さくする効果があるため、密着しているガス母線タンク１部でも上下の温度差が小さくなる。
【００４２】
さらに、近くのフランジ部２のＯリング５の温度差も小さくなる。すなわち、Ｏリング５のシール性能や材質劣化を左右する最高温度を低減することが可能になり、機器の寿命を延ばすことにつながる。また、従来温度の低かったガス母線タンク１下部の温度が上昇するため、外気との熱伝達量が増加することやガス母線タンク１内部の自然対流が大きくなる効果もあり、冷却特性が上昇する。
【００４３】
さらに、ガス母線タンク１半周分のヒートパイプ７ｃおよび押え板９をガス母線タンク１両側からボルトで固定するため、既設のガス絶縁開閉装置、ガス絶縁母線およびガス絶縁変圧器などの電気機器にも取り付けられる。
【００４４】
本実施形態によれば、フランジ部２の近くのガス母線タンク１外周部に面積の広い板状ヒートパイプ７ｃを装着することにより、ガス母線タンク１の上下温度が均一化されるため、フランジ部２のＯリング５の周方向の温度も均一化され、最高温度を低減できる。これにより、Ｏリング５のシール性能や寿命を延ばすことが可能になり、電気機器の寿命を延ばすことができる。
【００４５】
なお、本実施形態ではヒートパイプ７ｃを板状としているが、第１の実施形態に示すようなパイプ状のヒートパイプ７を複数本並べたものでも良い。また、板状ヒートパイプ７ｃおよび押え板９の幅に制限はないため、ガス母線タンク１のほぼ全面を覆うことで機器の冷却効果を大きくすることも可能である。
【００４６】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る電気機器用タンクの第４の実施形態について図１１および図１２を用いて説明する。図１１はガス絶縁変圧器の構成図を示し、図１２は、図１１に示すＢ−Ｂ断面における断面図を示している。第２の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４７】
本実施形態では、変圧器タンク１１外周部に沿って、その半周分の長さで内部を中空にした冷却カバー２０を左右２個設置し、この冷却カバー２０のフランジ部２０ａ同士をボルトナット１３などにより固定している。
【００４８】
さらに、フランジ部１２は変圧器タンク１１の鉛直方向の上下になるように設置し、かつ、３つの巻線１６の正面に位置するように３箇所設置している。また、中空部には内周側と外周側を分ける仕切板２１が取り付けられており、中空の内部には水などの液体冷媒２２が充填されている。
【００４９】
上記のように構成したガス絶縁変圧器における作用は、第２の実施形態と同様であり、変圧器タンク１１によって暖められた液体冷媒は仕切板２１の内周側を上昇し、同外周側を下降しながら冷却されることになる。
【００５０】
本実施形態によれば、変圧器タンク１１の上部と下部の温度が平均化される効果があり、変圧器タンク１１のフランジ部１２温度の均一化およびＯリング１５の最高温度の低減につながる。さらに、フランジ部１２を３つの巻線１６の正面に位置するように３箇所設置することにより、巻線１６からの磁束によるタンク局所加熱によるタンク温度上昇を抑える効果もある。
【００５１】
本発明に係る実施形態によれば、電気機器に使用されるタンクおよびＯリングの上部と下部との間に発生する温度差を抑え、シール部の温度を均一にし、シール性能の信頼性を向上させるとともに、冷却性能を向上させることが可能となる。
【００５２】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１…ガス母線タンク
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…フランジ部
３、３ａ…絶縁スペーサ
４、１３…ボルトナット
５、５ａ、１４…Ｏリング
６…高電圧導体
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、１９…ヒートパイプ
８、１８、１８ａ、１８ｂ…溝
９…押え板
９ａ…押え板のフランジ部
１１…変圧器タンク
１５…鉄心
１６…巻線
１７、２１…仕切板
２０…冷却カバー
２０ａ…冷却カバーのフランジ部
２２…液体冷媒
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は、例えば、ガス絶縁開閉装置、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁母線等に用いられる電気機器用タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所を構成するガス絶縁リアクトル、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁開閉装置、ガス絶縁母線などの変電および送電用電気機器は、電気が流れる通電部とそれを収納するタンクで構成されている。いずれの電気機器も通電部に通電すると、電気抵抗によって発熱する。
【０００３】
また、これらの電気機器内にはSF６ガス、窒素ガス、炭酸ガス、空気などの気体絶縁物が圧縮充填されており、電気抵抗によって発熱した熱の冷却および、外部との絶縁を行っている。
【０００４】
近年は設置スペース縮小などの観点より機器のコンパクト化が進んでおり、機器各部の温度を高く設定することが多くなっている。しかし、内部の絶縁物やタンクのシール部の性能および寿命は該当部の温度が影響することが知られている。つまり、これらの温度上昇を抑えることによって、機器の寿命を長くすることが可能である。
【０００５】
従来の電気機器用タンクとしてガス絶縁母線の構成例を図１３に、ガス絶縁変圧器の構成例を図１４に示す。まず、図１３ではガス母線タンク１のフランジ部２同士が絶縁スペーサ３を挟んでボルトナット４で固定しており、ガスシールのため前記絶縁スペーサ３にＯリング５が取り付けられている。また、前記絶縁スペーサ３は高電圧導体６を固定している。
【０００６】
通電状態においては高電圧導体６に電流が流れて発熱するが、ガス母線タンク１に充填された充填ガスが熱を受けて温度が上昇する。温度上昇した充填ガスは、自然対流により上方に流れてからガス母線タンク１に沿って下方に流れる。そのため、ガス母線タンク１の温度分布は上部で高く、下部で低い分布となる。これに伴い、Ｏリング５の温度分布も同様に、上部で高く、下部で低い分布となる。
【０００７】
また、３相ガス絶縁母線のガス母線タンク１の上部と下部との温度差は、１５度〜２５度程度となることも計測されており、直射日光が照射される屋外の場合は、さらに温度差は拡大すると考えられている。
【０００８】
次に、図１４では変圧器タンク１１のフランジ部１２同士をボルトナット１３で固定しており、同様にガスシールのため片側のフランジ部にＯリング１４が取り付けられている。
【０００９】
通電状態においては変圧器タンク１１内部の鉄心１５および巻線１６で発熱するが、変圧器タンク１１内に充填された充填ガスのうち、仕切板１７より下部の充填ガスが鉄心および巻線内を上昇してこれらから熱を受けて温度が上昇する。温度上昇した充填ガスは、変圧器タンク１１上部に流れた後、図示しない冷却器を通って変圧器タンク１１の下部に戻る。
【００１０】
ここでの充填ガスの冷却方式は、自然対流で循環する冷却方式とブロアにより強制的に循環する冷却方式とがある。いずれの場合も、変圧器タンク１１の温度は仕切板より上部で高く、下部で低い分布になる。したがって、Ｏリングの温度も上部で高く、下部で低い分布となる。
【００１１】
ここで、変圧器タンク内部の巻線間にヒートパイプを設置し、冷却効率を上げる方法（特許文献１）や、巻線とタンク間にヒートパイプを設置して巻線の温度上昇を低減する方法（特許文献２）や、タンク内部の冷却媒体と冷却器との間にヒートパイプを設置して冷却媒体の温度を低減する方法（特許文献３）が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１１９８１１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３８１２２号公報
【特許文献３】特開平５−２７５２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１乃至３はタンク中身の温度を下げることを念頭においたものであり、いずれもタンクに関して上部と下部の温度差を小さくするものではない。したがって、タンクおよびＯリングの上部で温度が高く、下部で温度が低くなる課題を解決していない。
【００１４】
本発明に係る実施形態は、電気機器に使用されるタンクおよびＯリングの上部と下部との間に発生する温度差を抑え、シール部の温度を均一にし、シール性能の信頼性を向上させるとともに、冷却性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る電気機器用タンクは、高電圧導体又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンクにおいて、前記電気機器用タンクのフランジ部に設置し、前記絶縁ガスをシールするＯリングと、前記フランジ部の外気側又は合わせ面側に、前記Ｏリングと併設したヒートパイプとを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における構成を示す図。
【図２】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における、フランジ部の構成を示す図。
【図３】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における、フランジ部の他の構成例を示す図。
【図４】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における、フランジ部の構成を示す拡大断面図。
【図５】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第１の実施形態における、フランジ部の他の構成例を示す拡大断面図。
【図６】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第２の実施形態における構成を示す図。
【図７】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第２の実施形態における、フランジ部の構成を示す拡大断面図。
【図８】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第２の実施形態における、フランジ部の他の構成例を示す拡大断面図。
【図９】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第３の実施形態における構成を示す図。
【図１０】本発明に係る電気機器用タンク（ガス母線タンク）の第３の実施形態における、フランジ部の構成を示す図。
【図１１】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第４の実施形態における構成を示す図。
【図１２】本発明に係る電気機器用タンク（変圧器タンク）の第４の実施形態における、フランジ部の構成を示す図。
【図１３】従来の電気機器用タンク（ガス母線タンク）の構成を示す図。
【図１４】従来の電気機器用タンク（変圧器タンク）の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る電気機器用タンクの実施形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明に係る電気機器用タンクの第１の実施形態の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係るガス絶縁母線の本実施形態の構成を示す。
【００１９】
本実施形態が、図１３に示す従来のガス絶縁母線と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。本実施形態のガス絶縁母線と従来のガス絶縁母線が異なる点は、ヒートパイプ７を備える点である。ヒートパイプ７は、フランジ部２内にＯリング５よりも内周側に設置されている。
【００２０】
次に、ヒートパイプ７の形状例について、図２および図３を用いて説明する。図２および図３は、本実施形態のガス母線タンク１のヒートパイプ７を通る断面図である。図２では、フランジ部２ａに溝８を設け、この溝８の中に、溝８の周長のおよそ半分の長さの略半リング形状のヒートパイプ７ａを重ならないように２本装着している。図３では、図２と同様の溝８を設け、この８溝の中に、溝８のおよそ周長の長さのＣ型形状のヒートパイプ７ｂを１本装着している。
【００２１】
さらに、ヒートパイプ７の設置例について、図４および図５を用いて説明する。図４および図５は、本実施形態のガス母線タンク１の長手方向の断面図であり、図１におけるA部の拡大図を示している。図４では、タンク１のフランジ部２ｂの絶縁スペーサ側にＯリング５ａとヒートパイプ７の両方とも設置している。図５では、フランジ部２ｃの外気側に溝８およびヒートパイプ７を設置している。
【００２２】
このように構成されたガス母線タンク１の作用を説明する。高電圧導体６に電流が流れることにより電気抵抗に応じて発熱し、温度が上昇する。そして、周囲の充填ガスがこの熱をもらって温度が上昇し、自然対流によりガス母線タンク１内を上方に流れ、ガス母線タンク１の内壁に沿って下方に流れる。そのため、タンクの温度分布としては上部で高く下部で低い分布となる。
【００２３】
したがって、従来のフランジ部２およびＯリング５の温度分布は上部で高く、下部で低い分布となるが、本実施形態のフランジ部２およびＯリング５よりも内周側にヒートパイプ７が装着されているため、ヒートパイプ７の上下で温度差が小さくなり、Ｏリング７でも上下の温度差が小さくなる。
【００２４】
すなわち、Ｏリング５のシール性能や材質劣化を左右する最高温度を低減することが可能になり、機器の寿命を延ばすことにつながる。また、従来温度の低かったタンク下部の温度が上昇するため、外気との熱伝達量が増加することやタンク内部の自然対流が大きくなる効果もあり、機器の冷却特性も上昇する。
【００２５】
本発明によれば、フランジ部２のＯリング５よりも内周側にヒートパイプ７を装着することにより、Ｏリング５の周方向の温度が均一化され、最高温度を低減できるので、Ｏリング５のシール性能や寿命を延ばすことが可能になり、機器の寿命を延ばすことができる。
【００２６】
ここで、従来のヒートパイプ７を設置しない場合のガス母線タンク１の上部と下部との温度差１５度〜２５度は、本実施形態においては約半分の７．５度〜１２．５度程度となる。ガス母線タンク１の上部と下部との温度差が抑制できることによって、Ｏリング５の寿命は約２倍程度となる。
【００２７】
なお、本実施形態でのヒートパイプ７は、略半円形状又はＣ型形状としているが、１本のリング形状としても同様の効果が得られる。また、ヒートパイプ７の設置、固定方法は、溶接、接着、はめ込み等が考えられるが、上述した構成であれば、設置、固定方法は問わない。
【００２８】
また、図５では、フランジ部２ｃの外気側に溝８およびヒートパイプ７を設置しているが、溝８とヒートパイプ７の隙間にゴミなどが付着しないように樹脂や接着剤などの固定剤で埋めることが望ましい。
【００２９】
さらに、ヒートパイプ７に用いる冷媒は、設置するガス母線タンク１の温度上昇に応じて選択可能であるが、水、アルコール、アンモニア、フロン等を用いることが可能である。また、ガス母線タンク１の下部で液体、上部で気体となるような冷媒を用いても同様の効果を得ることが可能である。
【００３０】
また、本実施形態では、ガス絶縁母線にヒートパイプを設置したが、ガス絶縁開閉装置に対して、同様の構成にてヒートパイプを設置しても同様の効果を得ることが可能である。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明に係る電気機器用タンクの第２の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、タンクの軸方向が水平方向であるガス絶縁変圧器の構成図を示す。第１の実施形態では、ガス絶縁母線に設置されたＯリング５にヒートパイプ７を隣接していたが、本実施形態では、ガス絶縁変圧器に設置されたＯリング１４にヒートパイプ１９を隣接している。
【００３２】
本実施形態では、タンク１１のフランジ部１２ａ同士をボルトナット１３で固定しており、ガスシールのため片側のフランジ部にＯリング１４が取り付けられている。また、タンク内部には鉄心１５および巻線１６が、これらとタンク内面の間には仕切板１７が設置されている。ここで、本実施形態においては、Ｏリング１４の内周側で同じフランジ面に設けられた溝１８内にヒートパイプ１９が固定されている。
【００３３】
また、図７はタンク１１のフランジ部１２ｂおいて、Ｏリング１４を設けていないフランジ側に溝１８ａおよびヒートパイプ１９を設けた例を示しており、図８はＯリング１４を設けてある同じフランジ部１２ｃの外気側に溝１８ｂおよびヒートパイプ１９を取り付けた例を示している。
【００３４】
上記のように構成された電気機器用タンクの作用について説明する。タンク内に流入したガスは仕切板があるために鉄心１５や巻線１６の内部に流れ、温度が上昇したガスは変圧器タンク１１上部から図示しない外の冷却器に流れるように構成されている。このため、タンクの温度分布としては仕切板より上部で高く下部で低い分布となる。
【００３５】
したがって、従来のフランジ部１２ａおよびＯリング１４の温度分布も上部で高く、下部で低い分布となるが、本実施形態ではフランジ部のＯリング１４よりも内周側にヒートパイプ１９が装着されているため、ヒートパイプ１９の上下で温度差が小さくなり、Ｏリング１４でも上下の温度差が小さくなる。
【００３６】
すなわち、ガス絶縁変圧器においても、Ｏリング１４のシール性能や材質劣化を左右する最高温度を低減することが可能になり、機器の寿命を延ばすことができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る電気機器用タンクの第３の実施形態について図９および図１０を用いて説明する。図９および図１０は、本実施形態のガス絶縁母線の構成図を示している。第１の実施形態の構成を示す図１と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３８】
本実施形態では、ガス母線タンク１のフランジ部２同士を、絶縁スペーサ３を挟んでボルトナット４で固定しており、ガスシールのため前記絶縁スペーサ３にＯリング５が取り付けられている。
【００３９】
ここで、本実施形態においては、前記フランジ部２付近のタンク１の外周部に、タンク半周分の長さで断面が板状のヒートパイプ７ｃとその上から押え板９をタンクに沿って２セット向き合うように設置し、さらに、この押え板のフランジ部９ａ同士をボルトナットなどにより固定している。この場合、フランジ部９はタンクの鉛直方向の上下になるように設置している。
【００４０】
このように構成されたガス母線タンク１の作用を説明する。高電圧導体６に電流が流れることにより電気抵抗に応じて発熱し、周囲の充填ガスが自然対流により上方に流れるため、ガス母線タンク１の温度分布としては上部で高く下部で低い分布となる。したがって、従来のフランジ部２およびＯリング５の温度分布も上部で高く、下部で低い分布となることは第１の実施形態と同様である。
【００４１】
本実施形態ではフランジ部２付近のガス母線タンク１外周部に板状のヒートパイプ７ｃが装着され、かつ、上から押え板により固定されているため、ヒートパイプ７ｃはタンクに密着していることになる。ここで、ヒートパイプ７ｃは上下の温度差を小さくする効果があるため、密着しているガス母線タンク１部でも上下の温度差が小さくなる。
【００４２】
さらに、近くのフランジ部２のＯリング５の温度差も小さくなる。すなわち、Ｏリング５のシール性能や材質劣化を左右する最高温度を低減することが可能になり、機器の寿命を延ばすことにつながる。また、従来温度の低かったガス母線タンク１下部の温度が上昇するため、外気との熱伝達量が増加することやガス母線タンク１内部の自然対流が大きくなる効果もあり、冷却特性が上昇する。
【００４３】
さらに、ガス母線タンク１半周分のヒートパイプ７ｃおよび押え板９をガス母線タンク１両側からボルトで固定するため、既設のガス絶縁開閉装置、ガス絶縁母線およびガス絶縁変圧器などの電気機器にも取り付けられる。
【００４４】
本実施形態によれば、フランジ部２の近くのガス母線タンク１外周部に面積の広い板状ヒートパイプ７ｃを装着することにより、ガス母線タンク１の上下温度が均一化されるため、フランジ部２のＯリング５の周方向の温度も均一化され、最高温度を低減できる。これにより、Ｏリング５のシール性能や寿命を延ばすことが可能になり、電気機器の寿命を延ばすことができる。
【００４５】
なお、本実施形態ではヒートパイプ７ｃを板状としているが、第１の実施形態に示すようなパイプ状のヒートパイプ７を複数本並べたものでも良い。また、板状ヒートパイプ７ｃおよび押え板９の幅に制限はないため、ガス母線タンク１のほぼ全面を覆うことで機器の冷却効果を大きくすることも可能である。
【００４６】
（第４の実施形態）
次に、本発明に係る電気機器用タンクの第４の実施形態について図１１および図１２を用いて説明する。図１１はガス絶縁変圧器の構成図を示し、図１２は、図１１に示すＢ−Ｂ断面における断面図を示している。第２の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４７】
本実施形態では、変圧器タンク１１外周部に沿って、その半周分の長さで内部を中空にした冷却カバー２０を左右２個設置し、この冷却カバー２０のフランジ部２０ａ同士をボルトナット１３などにより固定している。
【００４８】
さらに、フランジ部１２は変圧器タンク１１の鉛直方向の上下になるように設置し、かつ、３つの巻線１６の正面に位置するように３箇所設置している。また、中空部には内周側と外周側を分ける仕切板２１が取り付けられており、中空の内部には水などの液体冷媒２２が充填されている。
【００４９】
上記のように構成したガス絶縁変圧器における作用は、第２の実施形態と同様であり、変圧器タンク１１によって暖められた液体冷媒は仕切板２１の内周側を上昇し、同外周側を下降しながら冷却されることになる。
【００５０】
本実施形態によれば、変圧器タンク１１の上部と下部の温度が平均化される効果があり、変圧器タンク１１のフランジ部１２温度の均一化およびＯリング１５の最高温度の低減につながる。さらに、フランジ部１２を３つの巻線１６の正面に位置するように３箇所設置することにより、巻線１６からの磁束によるタンク局所加熱によるタンク温度上昇を抑える効果もある。
【００５１】
本発明に係る実施形態によれば、電気機器に使用されるタンクおよびＯリングの上部と下部との間に発生する温度差を抑え、シール部の温度を均一にし、シール性能の信頼性を向上させるとともに、冷却性能を向上させることが可能となる。
【００５２】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１…ガス母線タンク
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…フランジ部
３、３ａ…絶縁スペーサ
４、１３…ボルトナット
５、５ａ、１４…Ｏリング
６…高電圧導体
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、１９…ヒートパイプ
８、１８、１８ａ、１８ｂ…溝
９…押え板
９ａ…押え板のフランジ部
１１…変圧器タンク
１５…鉄心
１６…巻線
１７、２１…仕切板
２０…冷却カバー
２０ａ…冷却カバーのフランジ部
２２…液体冷媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧導体又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンクにおいて、
前記電気機器用タンクのフランジ部に設置し、前記絶縁ガスをシールするＯリングと、
前記フランジ部の外気側又は合わせ面側に、前記Ｏリングと併設したヒートパイプとを
備えることを特徴とする電気機器用タンク。
【請求項２】
前記ヒートパイプは、Ｃ型形状、略半円形状又はリング形状であり、
Ｃ型形状の前記ヒートパイプは、Ｃ型の開口部を前記電気機器用タンクの鉛直方向の上方又は下方を向いて設置し、
略半円形状の前記ヒートパイプは、２本設置され、互いに重ならず、端部を前記電気機器用タンクの鉛直方向の上方又は下方を向いて設置することを特徴とする請求項１記載の電気機器用タンク。
【請求項３】
前記ヒートパイプは、前記Ｏリングの内周側に設置することを特徴とする請求項１又は２記載の電気機器用タンク。
【請求項４】
前記ヒートパイプは、前記フランジ部に設けられた溝に収納し、前記溝と前記ヒートパイプの隙間を、固定剤で埋めることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれか１項に記載の電気機器用タンク。
【請求項５】
高電圧導体又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンクにおいて、
前記電気機器用タンクの外周側の表面に設置したヒートパイプと、
前記ヒートパイプを前記電気機器用タンクに押し当てる押え板とを
備えることを特徴とする電気機器用タンク。
【請求項６】
前記ヒートパイプは、前記電気機器用タンクの中心軸に沿って複数併設されていることを特徴とする請求項５記載の電気機器用タンク。
【請求項７】
前記ヒートパイプは、前記高圧導体又は前記巻線との距離が略最短となる場所に設置されていることを特徴とする請求項５又は６記載の電気機器用タンク。
【請求項８】
高電圧導体又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンクにおいて、
前記電気機器用タンクの外周側における表面の両側面に、内部を中空にして２枚設置された、内部に液体冷媒を充填した略半円形状の冷却カバーとを
備えることを特徴とする電気機器用タンク。
【請求項９】
前記冷却カバーの中空部分の上下端部を除く部分に、内周側と外周側とを分ける仕切板を設けたことを特徴とする請求項８記載の電気機器用タンク。
【請求項１】
高電圧導体又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンクにおいて、
前記電気機器用タンクのフランジ部に設置し、前記絶縁ガスをシールするＯリングと、
前記フランジ部の外気側又は合わせ面側に、前記Ｏリングと併設したヒートパイプとを
備えることを特徴とする電気機器用タンク。
【請求項２】
前記ヒートパイプは、Ｃ型形状、略半円形状又はリング形状であり、
Ｃ型形状の前記ヒートパイプは、Ｃ型の開口部を前記電気機器用タンクの鉛直方向の上方又は下方を向いて設置し、
略半円形状の前記ヒートパイプは、２本設置され、互いに重ならず、端部を前記電気機器用タンクの鉛直方向の上方又は下方を向いて設置することを特徴とする請求項１記載の電気機器用タンク。
【請求項３】
前記ヒートパイプは、前記Ｏリングの内周側に設置することを特徴とする請求項１又は２記載の電気機器用タンク。
【請求項４】
前記ヒートパイプは、前記フランジ部に設けられた溝に収納し、前記溝と前記ヒートパイプの隙間を、固定剤で埋めることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれか１項に記載の電気機器用タンク。
【請求項５】
高電圧導体又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンクにおいて、
前記電気機器用タンクの外周側の表面に設置したヒートパイプと、
前記ヒートパイプを前記電気機器用タンクに押し当てる押え板とを
備えることを特徴とする電気機器用タンク。
【請求項６】
前記ヒートパイプは、前記電気機器用タンクの中心軸に沿って複数併設されていることを特徴とする請求項５記載の電気機器用タンク。
【請求項７】
前記ヒートパイプは、前記高圧導体又は前記巻線との距離が略最短となる場所に設置されていることを特徴とする請求項５又は６記載の電気機器用タンク。
【請求項８】
高電圧導体又は巻線を収納し、絶縁ガスが封入され、円筒形状を持つ電気機器用タンクにおいて、
前記電気機器用タンクの外周側における表面の両側面に、内部を中空にして２枚設置された、内部に液体冷媒を充填した略半円形状の冷却カバーとを
備えることを特徴とする電気機器用タンク。
【請求項９】
前記冷却カバーの中空部分の上下端部を除く部分に、内周側と外周側とを分ける仕切板を設けたことを特徴とする請求項８記載の電気機器用タンク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−９５７５（Ｐ２０１２−９５７５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３１７２（Ｐ２０１０−１４３１７２）
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２３日（２０１０．６．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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