特許 6842364 液面表示装置及び液冷式電気機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6842364

(24)【登録日】2021年2月24日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】液面表示装置及び液冷式電気機器

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/58 20060101AFI20210308BHJP

   G01F 23/34 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/58

   G01F23/34

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-95554(P2017-95554)

(22)【出願日】2017年5月12日

(65)【公開番号】特開2018-194311(P2018-194311A)

(43)【公開日】2018年12月6日

【審査請求日】2020年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】増田 剛

(72)【発明者】

【氏名】塩田 広

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特公平６−７３３３８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５４８３７６０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公昭５７−５２９７３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回転部と、
前記第１回転部に同軸で一体的に回転可能に構成された第２回転部と、
第３回転部と、
前記第３回転部の回転に伴って回転可能に配置された指針と、
前記第２回転部と前記第３回転部とに巻き掛かることにより前記第２回転部の回転を前記第３回転部に伝達する第２回転伝達部材と、
コンサベータタンク内の絶縁油の油面位置の変動を回転角として前記第１回転部に伝達可能に構成された油面位置伝達部と、を備え、
前記第２回転部の直径と前記第３回転部の直径との比を調整することにより、前記指針の振れ角を調整可能な液面表示装置。

【請求項2】

絶縁油の油面位置を表示する表示器を備えており、
前記指針は前記表示器において油面位置を表示する請求項１に記載の液面表示装置。

【請求項3】

前記表示器は作業者が視認可能な位置に配置された請求項１又は２に記載の液面表示装置。

【請求項4】

前記油面位置伝達部には、コンサベータタンク内の絶縁油の油面の変動に追従して移動する浮き子と、前記浮き子に一体的に配置された第１磁石と、前記第１磁石の磁気により前記第１磁石の動きに追従して移動可能な第２磁石と、前記第２磁石が固定され前記第２磁石の動きに追従して移動する第１回転伝達部材と、を備え、前記第１回転部には前記第１回転伝達部材が巻き掛かることにより前記浮き子の動きが前記第１回転部の回転角として伝達される請求項１から３の何れか一項に記載の液面表示装置。

【請求項5】

前記油面位置伝達部には、コンサベータタンク内の絶縁油の油面の変動に追従して移動する浮き子と、前記浮き子と前記第１回転部とを接続する連結棒と、を備え、前記浮き子の動きが前記連結棒を介して前記第１回転部の回転角として伝達される請求項１から３の何れか一項に記載の液面表示装置。

【請求項6】

請求項１から５の何れか一項に記載の液面表示装置を備える液冷式電気機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、液面表示装置及び冷却電気機器に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば変圧器やリアクトルのような液冷式電気機器は、絶縁油や液体シリコーン等の冷却液中に浸漬されることにより冷却されている。液冷式電気機器においては、保守の際に、冷却液を貯留すると共に電気機器を収容している液槽の外部から、液槽内の冷却液の残存量を確認できることが必要である。

【0003】

そこで、従来、液槽に例えばのぞき窓を設けて、液槽内部の液面を直接視認することにより冷却液の残存量を確認していたが、液面の変動を視認するためにはのぞき窓を液面付近に設ける必要がある。そのため、のぞき窓の取り付け位置は、冷却液の液面付近に制限されることになる。しかし、液冷式電気機器が大型の場合には、のぞき窓は設置面から高い位置に設けられることとなるため、作業者による視認性が低下するという問題がある。

【0004】

また、例えばコンサベータの冷却液の残存量の確認のため、紐状に構成されたラインゲージの一方の端部を、液槽内の液面の変動に伴って上下動可能となるように、コンサベータの空気袋の内側に設ける構成が考えられている（例えば引用文献１）。この場合、ラインゲージの他方の端部は、液槽から外部に引き出されているため、作業者は、紐部材の他方の端部を引き伸ばし、その伸長時の紐部材の長さを見ることで、液面の高さ位置つまり冷却液の残存量を確認するこができる。これによれば、作業者は、液面から離れた位置であっても冷却液の残存量を確認することができる。

【0005】

しかしながら、上記構成のものにおいては、作業者が冷却液の残存量を確認しようとする度に、ラインゲージを収納するボックスを外してラインゲージを引き伸ばさなければならないため、その作業が煩雑である。また、上記構成のラインゲージは、剛性を有する金属配管の内部に通されている。この場合、配管の形状や配置によって、ラインゲージの他方の端部の引き出し位置が制限されてしまうため、作業者は、ラインゲージの配管からの引き出し位置つまり確認位置を容易に変更することができないという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０６−０６１０６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

また、液面の変化量を表示する液面表示装置も小さく構成したいという要求が有る。
実施形態は、上記課題に鑑みたものであり、液面表示装置の表示器の取り付け位置の自由度を高めるとともに冷却液の液面高さの確認を容易にすることができ、さらにサイズの小さな液面表示装置、及びその液面表示装置を備えた液冷式電気機器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る液面表示装置は、第１回転部と、前記第１回転部に同軸で一体的に回転可能に構成された第２回転部と、第３回転部と、第３回転部の回転に伴って回転可能に配置された指針と、前記第２回転部と前記第３回転部とに巻き掛かることにより前記第２回転部の回転を前記第３回転部に伝達する第２回転伝達部材と、コンサベータタンク内の絶縁油の油面位置の変動を回転角として前記第１回転部に伝達可能に構成された油面位置伝達部と、を備え、前記第２回転部の直径と前記第３回転部の直径との比を調整することにより、指針の振れ角を調整可能に構成される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る液面表示装置及び液冷式電気機器の概略構成を示す断面図

【図2】表示盤の概略構成を示す平面図

【図3】表示盤の概略構成を示す平面図

【図4】第２実施形態に係る液面表示装置及び液冷式電気機器の概略構成を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態について図面に基づいて説明する。以下、実施形態の説明において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る液面表示装置及び液冷式電気機器の概略構成を示す断面図である。実施形態では、液冷式電気機器の一例として、変圧器１を例にして説明する。図１に示されるように、実施形態に係る変圧器１は、変圧器タンク１０、コンサベータ１５を備えている。

【0011】

変圧器タンク１０内には変圧器本体１４が収納されている。変圧器タンク１０内には絶縁油１２が充填貯留されており、変圧器本体１４は絶縁油１２中に浸漬されることにより冷却されている。絶縁油１２は変圧器本体１４を冷却するための冷却液として機能する。

【0012】

コンサベータ１５は、コンサベータタンク１６を備えている。コンサベータタンク１６は液密に構成されている。コンサベータタンク１６内には、絶縁油袋１８が収納されている。絶縁油袋１８は連結管２３により変圧器タンク１０に接続されており、絶縁油袋１８内は変圧器タンク１０内の絶縁油１２が双方向に往来可能となるように連通している。絶縁油袋１８内には絶縁油１２が貯留されている。絶縁油袋１８は、例えば可撓性を有するゴム製の部材である。

【0013】

コンサベータタンク１６内の絶縁油袋１８以外の領域は空気で満たされている。コンサベータタンク１６は呼吸管２２及び吸湿呼吸器２０を介して大気に連通している。これによりコンサベータタンク１６内と外部が連通し、空気の出入りを可能にしている。吸湿呼吸器２０には吸湿剤が備えられており、コンサベータタンク１６内の空気が出入りする際に吸湿し、コンサベータタンク１６内に大気中の水分が混入することを防止している。絶縁油袋１８は、絶縁油１２と空気とを隔絶する隔絶部として機能し、絶縁油１２が空気に接触することを防止している。

【0014】

変圧器本体１４の運転時には、膨張収縮する絶縁油１２が、連結管２３を介してコンサベータタンク１６の絶縁油袋１８内に出入りすることで絶縁油袋１８が膨張収縮し、これに伴ってコンサベータタンク１６内の空気が吸湿呼吸器２０から出入りする。また、絶縁油袋１８の膨張収縮に伴って絶縁油袋１８の上面位置、すなわち油面位置が変動する。この作用により、コンサベータ１５は、絶縁油１２と空気とを接触させることなく、変圧器タンク１０内の絶縁油１２の膨張収縮を吸収することができる。

【0015】

絶縁油袋１８内には、浮き子３２を備えている。浮き子３２には第１磁石３３が設けられている。浮き子３２と第１磁石３３は接着剤などにより一体的に接続されており、第１磁石３３は浮き子３２の浮き沈みに連動して移動する。浮き子３２は最低位置と最高位置の間を移動可能であり、最低位置と最高位置の間の距離は図に示すように移動距離Ｈである。

【0016】

コンサベータタンク１６の一つの面には仕切り板１７が設けられており、仕切り板１７を介して油面表示装置（液面表示装置）３０の格納部４２が備えられている。仕切り板１７としては、第１磁石３３と後述する第２磁石３５の間の磁力線を透過するものであって、コンサベータタンク１６内を気密に保ち、内部の絶縁油１２が漏れ出ないものであればよく、例えばアクリル板を用いることができる。

【0017】

格納部４２内には第２磁石３５が仕切り板１７を介して第１磁石３３に対面するようにして配置されている。第１磁石３３と第２磁石３５は磁力により互いに引き合うように配置されている。第２磁石３５は第１回転伝達部材３６に固定されている。第１回転伝達部材３６は例えば環状のベルト状の部材である。第１磁石３３はガイド３６ａにより、仕切り板１７に近接して対面する位置を移動可能となるように案内されている。第１回転部３７は、所定の厚さを備える円盤状の部材である。第１回転伝達部材３６は第２磁石３５が配置されている側の反対側において、第１回転部３７に巻き掛けられている。第２磁石３５は第１回転伝達部材３６に固定されているため、第２磁石３５に移動により、第１回転伝達部材３６も移動する。これにより、第２磁石３５の移動は第１回転伝達部材３６により第１回転部３７に伝達され、第１回転部３７の回転角に変換される。

【0018】

ここで、第１回転部３７の直径は、第２磁石３５が第１磁石３３の移動距離Ｈだけ移動した場合に、半周回転するように設定されている。例えば、移動距離Ｈ＝３００ｍｍの場合に、第１回転部３７が半周分だけ回転するためには、第１回転部３７の直径は、３００×２／π＝約１９０ｍｍに設定する。

【0019】

第１回転部３７の中心部には、第１回転部３７と同軸に固定される第２回転部３８が設けられている。第２回転部３８は第１回転部３７の回転に対して一体的に回転する。
油面表示装置３０は表示器５０を備えている。表示器５０は例えば変圧器タンク１０の側面であって、作業者が視認しやすい高さの任意の場所に設置されている。表示器５０は内部に、ケース５１を備えており、ケース内に表示盤５２、表示盤５２の中心が回転軸となるように第３回転部６０が備えられている。第３回転部６０には、これと一体的に回転するように設置された指針５３が設けられている。第２回転部３８及び第３回転部６０は、所定の厚さを備えた円盤状の部材であり、これらの間には、第２回転部３８の回転を第３回転部６０に伝達するために第２回転伝達部材３９が巻き掛けられている。第２回転伝達部材３９は例えば環状のベルト状の部材である。このようにして、第１回転部３７、第３回転部６０、及び第２回転伝達部材３９は、第１回転部３７の回転角を第３回転部６０に伝達する巻掛け伝動装置を構成している。

【0020】

図２及び図３に表示盤５２ａを備える表示器５０ａ、及び表示盤５２ｂを備える表示器５０ｂを示す。図２に示す表示盤５２ａには、目盛が表示されている。ここでは、目盛は絶縁油１２の液面の最下位を示すＬｏｗから最高位を示すＨｉｇｈまで、１８０度の回転角となるように設定されている。この場合、第２回転部３８と第３回転部６０の直径は同寸法となるように設定されている。このようにすれば、浮き子３２が移動距離Ｈだけ移動する場合に、第１回転部３７は半回転すなわち約１８０度回転するように設定されている。この回転が第２回転伝達部材３９によって第２回転部３８に伝達され、第２回転部３８も１８０度回転する。第２回転部３８と第３回転部６０の直径を同じにすれば、第３回転部６０も１８０度回転するように設定できる。格納部４２と表示器５０の間には保護部４０が設けられており、第２回転伝達部材３９は保護部４０により外部を覆われており、保護されている。

【0021】

上記の構成により、コンサベータタンク１６内の絶縁油１２の液面の移動距離は浮き子３２及び第１磁石３３により第２磁石３５に伝達され、さらに、第１回転伝達部材３６により第１回転部３７の回転角に変換される。第１回転部３７の回転角は第２回転部３８及び第２回転伝達部材３９により距離的に離間する第３回転部６０に伝達され、第３回転部６０の回転角となる。

【0022】

第３回転部６０の回転角は、第２回転部３８と第３回転部６０の直径の比により調整することができる。この場合、浮き子３２の移動距離Ｈにより、第１回転部３７、第２回転部３８、第３回転部６０及び指針５３は、半回転すなわち１８０度の回転角をもって回転するように設定されている。ここで、図３に示すように、指針５３の回転角すなわち指針５３の振れ角を例えば２７０度としたい場合には、第３回転部６０の直径を第２回転部３８の直径の０．６６倍すなわち２／３の寸法となるように設定すればよい。

【0023】

また、ここで、第１回転部３７が移動距離Ｈに対して３６０度回転するような直径に設定されている場合を考える。例えば移動距離Ｈ＝３００ｍｍの場合に、第１回転部３７が３６０度回転するようにするには、第１回転部３７の直径を約９５ｍｍに設定すればよい。また、この場合に、第３回転部６０を１８０度の回転角としたい場合は、第３回転部６０の直径を第２回転部３８の直径の２倍の比となるような寸法とすればよい。

【0024】

このように、第２回転部３８と第３回転部６０の直径の比を調整することにより、指針５３の回転角すなわち振れ角を調整することが可能である。また、このため、表示器５０の小型化を図ることができる。また、このように調整すれば表示盤５２の直径は任意の寸法とすることができるので、例えば既存のサイズの表示盤５２を用いることが可能であるため、コストを削減することができる。

【0025】

なお、浮き子３２、第１磁石３３、第２磁石３５、及び第１回転伝達部材３６は、コンサベータタンク１６内の絶縁油１２の油面位置の変動すなわち移動距離Ｈを回転角として第１回転部３７に伝達する油面位置伝達部に相当する。

【0026】

上記構成により下記の効果を奏する。
上記構成により、コンサベータタンク１６内の絶縁油１２の液面高さを示す浮き子３２の移動量を、油面表示装置３０により、任意の高さに設置可能な表示器５０に伝達可能となる。油面表示装置３０の構成は、以下のとおりである。浮き子３２に一体的に構成された第１磁石３３と、仕切り板１７を介して第１磁石３３に対向する位置に配置され、磁力により相互に吸引可能な第２磁石３５を固定された第１回転伝達部材３６と、第１回転伝達部材３６により第２磁石３５の移動を回転に変換可能に構成された第１回転部３７と、第１回転部３７と同軸に構成された第２回転部３８と、第２回転部３８の回転を伝達可能に構成された第２回転伝達部材３９と、第２回転伝達部材３９により回転を伝達可能に構成された第３回転部６０と、第３回転部６０に固定された指針５３を備えている。この構成により、表示器５０の取り付け位置の自由度を高めることができ、表示器５０を任意の高さに設置することが可能となる。例えば変圧器タンク１０の側面部の作業者が視認可能な高さ位置に表示器５０を設置することができる。これにより、作業者は、視認しやすい位置に設置された表示器５０の指針５３を確認することにより、コンサベータタンク１６内の絶縁油１２すなわち冷却液の液面高さを確認することができるため、作業性が向上する。

【0027】

また、第２回転部３８の直径と第３回転部６０の直径の比を調整することにより、表示器５０の指針５３の振れ角を任意に設定可能となる。また、第２回転部３８の直径と第３回転部６０の直径の比を調整することにより、表示器５０のサイズを小さく構成することも可能となり、さらにサイズの小さな液面表示装置の提供も可能となる。また、表示器５０またはこれを構成する表示盤５２を新たに作成することが必要なく、既存の表示器５０を利用して油面表示装置３０を構成することができるため、コストを削減することができる。

【0028】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態につき、図４を用いて説明する。第２実施形態では、絶縁油１２の液面位置の動きを外部に伝達する機構を、いわゆる振り子構造とした構成を適用した例を示している。図４に示すように、変圧器１はコンサベータタンク１６、及び油面表示装置（液面表示装置）５８を備えている。コンサベータタンク１６内には絶縁油１２が充填貯留されている。コンサベータタンク１６は連結管６２により変圧器タンク１０内の絶縁油１２が双方向に往来可能となるように連通している。図においてコンサベータタンク１６内の下部は絶縁油１２により満たされている。コンサベータタンク１６内の絶縁油１２の量は、変圧器タンク１０内の絶縁油１２の膨張収縮により変動する。

【0029】

コンサベータタンク１６の上部には空気袋７４が設けられている。空気袋７４内は空気で満たされている。空気袋７４は呼吸管２２及び吸湿呼吸器２０を介して大気に連通している。これにより空気袋７４内と外部が連通し、空気の出入りを可能にしている。吸湿呼吸器２０には吸湿剤が備えられており、空気袋７４内の空気が出入りする際に吸湿し、空気袋７４内に大気中の水分が混入することを防止している。空気袋７４は、絶縁油１２と空気とを隔絶する隔絶部として機能し、絶縁油１２が空気に接触することを防止している。空気袋７４の底面は、絶縁油１２の油面となっている。

【0030】

変圧器本体１４の運転時には、膨張収縮する絶縁油１２が、連結管６２を介してコンサベータタンク１６内に出入りすることで空気袋７４が膨張収縮し、これに伴って空気袋７４内の空気が呼吸管２２を通過して吸湿呼吸器２０から出入りする。また、空気袋７４の膨張収縮に伴って空気袋７４の下面位置、すなわち絶縁油１２の油面位置が変動する。

【0031】

コンサベータタンク１６内には、第１回転部６８、第１回転部６８と連結棒６６により接続された浮き子６４が設けられている。浮き子６４は絶縁油１２に対して浮力を有している。浮き子６４は浮力により空気袋７４の下面に接しており、浮き子６４の位置は絶縁油１２の油面となっている。浮き子６４と第１回転部６８は連結棒６６により一体的に接続されており、浮き子６４の上下動が第１回転部６８の回転角に変換される。

【0032】

第１回転部６８の中心部には、第１回転部６８と同軸に固定される第２回転部７０が設けられている。第２回転部７０は第１回転部６８の回転と一体的に回転する。第２回転部７０は図示しない隔壁により隔絶されてコンサベータタンク１６の外部に配置されている。軸部と図示しない隔壁の間は、図示しないシール部材により、絶縁油１２が漏洩しないように構成されている。

【0033】

第２回転部７０には例えば環状のベルト状の回転伝達部材７２が、回転動作を伝達可能に巻き掛けられており、回転伝達部材７２は他方において、表示器５０に備えられた第３回転部６０に回転動作を伝達可能に巻き掛けられている。このようにして、第２回転部７０、第３回転部６０、及び回転伝達部材７２は、第２回転部７０の回転角を第３回転部６０に伝達する巻掛け伝動装置を構成している。

【0034】

油面表示装置５８において、第２回転部７０と表示器５０との間は保護部４０により接続されており、回転伝達部材７２は保護部４０内に覆われている。
第１実施形態と同様に、第２回転部７０の回転角に対する第３回転部６０の回転角は、第２回転部７０と第３回転部６０の直径の比により調整することができる。ここで、例えば、浮き子６４の移動距離Ｈに対して、第１回転部６８が９０度回転する場合に、表示器５０の指針５３の振れ角を１８０度としたい場合は、第３回転部６０の直径を第２回転部７０の直径の半分すなわち１／２の寸法とすればよい。

【0035】

なお、浮き子６４、及び連結棒６６は、コンサベータタンク１６内の絶縁油１２の油面位置の変動を回転角として第１回転部６８に伝達する油面位置伝達部に相当する。
第２実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

【0036】

以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。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ともに、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】

【0037】

１…変圧器（液冷式電気機器）、１０…変圧器タンク、１２…絶縁油、１５…コンサベータ、１６…コンサベータタンク、３０…油面表示装置（液面表示装置）、３２、６４…浮き子（油面位置伝達部）、３３…第１磁石（油面位置伝達部）、３５…第２磁石（油面位置伝達部）、３６…第１回転伝達部材（油面位置伝達部）、３７、６８…第１回転部、３８、７０…第２回転部、３９…第２回転伝達部材、５０…表示器、５１…ケース、５２…表示盤、５３…指針、５８…油面表示装置（液面表示装置）、６０…第３回転部、６６…連結棒、７２…回転伝達部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】