特許 7432574 乾式変圧器

(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】

(24)【登録日】2024-02-07

(45)【発行日】2024-02-16

(54)【発明の名称】乾式変圧器

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/08 20060101AFI20240208BHJP

   H01F 27/02 20060101ALI20240208BHJP

   H01F 27/06 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

H01F27/08 150

H01F27/02 150

H01F27/06

H01F27/02 Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021210010

(22)【出願日】2021-12-23

(65)【公開番号】P2023094489

(43)【公開日】2023-07-05

【審査請求日】2023-07-31

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】工藤 直道

(72)【発明者】

【氏名】高橋 俊明

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 孝平

【審査官】秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５５－１５４５１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－０３９１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４８－０７９２１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－５４４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２７／０８

Ｈ０１Ｆ ２７／０２

Ｈ０１Ｆ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄心と当該鉄心に巻き回した巻線とから構成される変圧器本体と、前記変圧器本体を保持する下側金具とを備える乾式変圧器であって、
前記下側金具は、
前記変圧器本体を支持する本体支持部と、
前記変圧器本体の下部を取り囲む側壁部と、
前記側壁部の下部に設けた、外部の空気が流入する空気流入口と、
前記本体支持部と前記側壁部との間に設けた通気口と、
移動することにより前記通気口を開閉するフロート弁と、
を備え、
通常時には、前記空気流入口から流入した空気が前記通気口から上方へ流れることにより前記変圧器本体を冷却し、水害時には、前記フロート弁が移動して前記通気口を塞ぐことを特徴とする乾式変圧器。

【請求項2】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記フロート弁は、前記空気流入口から流入した水の浮力により、上方へ移動して前記通気口を塞ぐことを特徴とする乾式変圧器。

【請求項3】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記下側金具の本体支持部は、前記変圧器本体の鉄心の下側に設ける下締め金具を兼ねていることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項4】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記変圧器本体の巻線は、絶縁性樹脂で樹脂モールドされていることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項5】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記外部の空気が流入する空気流入口は、前記側壁部の下端に設けた切欠きまたは孔であることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項6】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記通気口は、前記本体支持部の前後左右に設けられていることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項7】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記フロート弁の移動を案内するフロートガイドと、
前記フロートガイドと嵌り合う、前記フロート弁に設けた凹部または凸部を備えることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項8】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記フロート弁は、その一辺が蝶番により回動可能に取り付けられており、
前記フロート弁が回動することにより、前記通気口の開閉を行うことを特徴とする乾式変圧器。

【請求項9】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記空気流入口に異物の侵入を防止する構造を備えることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項10】

請求項９に記載の乾式変圧器において、
前記異物の侵入の防止する構造は、パンチング板または金網であることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項11】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記下側金具の下側に、ベースが取り付けられていることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項12】

請求項１に記載の乾式変圧器において、
前記下側金具の下端に、フロート弁の落下を防ぐストッパーを備えることを特徴とする乾式変圧器。

【請求項13】

請求項１２に記載の乾式変圧器において、
前記下側金具の側壁部の下端或いは前記本体支持部の下端を折り曲げて前記ストッパーとしたことを特徴とする乾式変圧器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モールド変圧器等の乾式変圧器に関わり、特に、耐水害構造を備える乾式変圧器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

乾式変圧器は、絶縁油を使用しないで、大気中にコイルが露出した変圧器であり、その内のモールド変圧器は、巻線をエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で含侵モールドさせた変圧器である。油入変圧器と違い絶縁油を使用せず耐火性能を有するため、ビルや地下といった不燃化が求められる場所に設置される。また、乾式変圧器は、油入変圧器と比べて寸法が小さく重量が軽いので、据え付けが容易である。

【0003】

特許文献１には、路上に設置される変圧器等の電気機器が、高潮、洪水等によって水中に浸漬したり水没した場合であっても、ケーシング内部の電気機器が完全に浸水して使用不能に陥ることを防止するために、電気機器のケーシングを包囲する防水カバーを設けることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－５４４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

短時間強雨の発生件数が過去３０年で約１．４倍に増加している現在において、津波、水害による地絡、短絡事故のリスクが増加傾向にある。変圧器としても、水害が発生した場合に重大事故から回避できるような、耐水害仕様が求められていた。

【0006】

従来の乾式変圧器の構造は、水害時に鉄心、コイルを守る構造を取っていないため、水位が上昇した時に製品が水没する構造となっていた。

【0007】

特許文献１に開示された発明は、電気機器のケーシングを防水カバーで包囲するものであって、変圧器自体の構造を改良するものではない。

【0008】

本発明は、通常時には空気流により冷却を行うと共に、水害時には水の侵入を防ぎ、水位が上がった時にも変圧器として問題なく稼働する乾式変圧器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するための、本発明の「乾式変圧器」の一例を挙げるならば、
鉄心と当該鉄心に巻き回した巻線とから構成される変圧器本体と、前記変圧器本体を保持する下側金具とを備える乾式変圧器であって、
前記下側金具は、前記変圧器本体を支持する本体支持部と、前記変圧器本体の下部を取り囲む側壁部と、前記側壁部の下部に設けた、外部の空気が流入する空気流入口と、前記本体支持部と前記側壁部との間に設けた通気口と、移動することにより前記通気口を開閉するフロート弁と、を備え、
通常時には、前記空気流入口から流入した空気が前記通気口から上方へ流れることにより前記変圧器本体を冷却し、水害時には、前記フロート弁が移動して前記通気口を塞ぐことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、通常時には空気流により冷却を行うと共に、水害時には水の侵入を防ぎ、水位が上がった時にも変圧器として問題なく稼働する乾式変圧器を提供することができる。

【0011】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施例１の水流入防止構造を備えるモールド変圧器の斜視図である。

【図2A】実施例１のモールド変圧器の正面図である。

【図2B】実施例１のモールド変圧器の側面図である。

【図2C】実施例１のモールド変圧器の底面図である。

【図3A】実施例１のモールド変圧器の正面断面図である。

【図3B】実施例１のモールド変圧器の側面断面図である。

【図4】実施例１のモールド変圧器の下面を見た、通常時と水害時の斜視図である。

【図5A】実施例１のモールド変圧器の通常時の斜視断面図である。

【図5B】実施例１のモールド変圧器の水害時の斜視断面図である。

【図6】実施例２の水流入防止構造を備えるモールド変圧器の一部拡大図である。

【図7】実施例３の蝶番付きフロート弁構造を備えるモールド変圧器の一部拡大図である。

【図8】実施例４の異物流入防止構造を備える水流入防止構造のモールド変圧器の斜視図である。

【図9】実施例４のモールド変圧器の下面を見た、通常時と水害時の斜視図である。

【図10】実施例５のベース付き水流入防止構造を備えるモールド変圧器の斜視図である。

【図11】実施例５のモールド変圧器の正面図および底面図である。

【図12】実施例５のモールド変圧器の、通常時と水害時の一部拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし主旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
また、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。

【実施例1】

【0014】

図１に、本発明の実施例１の、水流入防止構造を備えるモールド変圧器の斜視図を示す。また、図２Ａに実施例１のモールド変圧器の正面図を、図２Ｂに実施例１のモールド変圧器の側面図を、図２Ｃに実施例１のモールド変圧器の、フロート弁を除いた下面図を、示す。さらに、図３Ａに、図１のＡ－Ａ断面を見た、モールド変圧器の正面断面図を、図３Ｂに、図１のＢ－Ｂ断面を見た、モールド変圧器の側面断面図を示す。

【0015】

本実施例のモールド変圧器は、変圧器本体１０と、変圧器本体の上部に取り付けられる上締め金具１５と、変圧器下部に取り付けられる下部金具２０とを備えている。変圧器本体１０は、鉄心１２と、鉄心１２に巻き回された巻線１３から構成されている（図３Ａ，３Ｂ参照）。なお、図は、三相３脚型変圧器の例を示しているが、本発明は、単相型変圧器や三相５脚型変圧器など他の変圧器にも用いられるものである。また、モールド変圧器では、巻線を絶縁性樹脂で含侵モールドしているが、本発明は、巻線の樹脂モールドを行わない変圧器にも用いられるものである。

【0016】

本実施例の特徴構成である下側金具２０について説明する。下側金具２０は、変圧器本体１０を保持するとともに、通常時は冷却のための空気流を流し、水害時には水の流入を防ぎ変圧器本体への浸水を防止するものである。下側金具２０は、変圧器本体１０の鉄心１２を支持する本体支持部２２と、変圧器本体１０の下部を取り囲む側壁部２８と、本体支持部２２と側壁部２８との間に設けられた通気口２４とを備えている。側壁部２８は、変圧器本体１０の四周を取り囲むように設けられており、変圧器本体の下部への浸水を防止する。側壁部２８の下端には、図に示すように、下端から上方に向かって切欠きなどの空気流入口２９が設けられており、通常時に、下側金具２０の内側に空気が流入するように構成されている。空気流入口２９は、切欠きに限らず、空気が流れる孔でもよい。図２Ｃに示すように、通気口２４は、本体支持部２２と側壁部２８との間に、本体支持部２２の前後左右を囲むように設けられており、通常時に下側金具２０の内側に流入した空気が上方へ流れることができる。なお、図のものは本体支持部２２が下締め金具を兼ねているが、変圧器本体の下部に下締め金具を取り付け、下部金具２０の本体支持部２２で保持するようにしてもよい。

【0017】

下部金具２０には、水害時に、通気口２４を塞ぎ、水の侵入を防止するために、フロート弁２６が設けられている。フロート弁は水に浮くように構成されており、例えば、水よりも比重が小さい材料で構成するとか、内部が空洞の箱体で構成すればよい。図４に、通常時と水害時における、本実施例のモールド変圧器の下面をみた斜視図を、図５Ａに、通常時の、本実施例のモールド変圧器の斜視断面図を、図５Ｂに、水害時の、本実施例のモールド変圧器の斜視断面図を示す。

【0018】

図４（ａ）および図５Ａに示すように、通常時においては、フロート弁２６が下方に下がっており、図５Ａ（ｂ）の矢印に示すように、空気流入口２９を通して側壁部２８の外側から下側金具２０の内側に空気が流入し、通気口２４を通って上方へ流れ、変圧器本体１０を冷却する。

【0019】

図４（ｂ）および図５Ｂに示すように、水害時においては、空気流入口２９を通って、水が下側金具２０の内側に流入し、水位が上がっていく。そして、白抜き矢印に示すように、水より比重が小さいフロート弁２６が同時に上昇し、通気口２６の高さまで上がったら、通気口２６の蓋をしてそれ以上の水の流入を阻止する。水位が下がったら、フロート弁２６も同時に下降し、通気口２４を通して空気が流れ、再び変圧器本体１０を冷却することができる。

【0020】

本実施例によれば、通常時には空気流により変圧器の冷却を行うと共に、水害時には水の侵入を防ぎ、水位が上がった時にも変圧器として問題なく稼働する乾式変圧器を提供することができる。また、簡易対策としての鉄心端面のコーティングや鉄心カバーも不要となり、据付後のメンテナンスも不要となる。そして、水位が下がった通常時には通気口が開くので、再び変圧器の冷却を行うことができる。対応水位としては床下浸水まで対応可能であり、側壁部の高さを上げれば更に高い水位まで対応可能である。

【実施例2】

【0021】

図６に、本発明の実施例２の、水流入防止構造を備えるモールド変圧器の一部拡大図を示す。実施例１のモールド変圧器においては、水の流入や流出により、フロート弁が上下に移動するが、実施例２は、フロート弁の上下の移動をスムーズにするものである。

【0022】

図６に示すように、側壁部２８などにフロート弁２６を案内するフロートガイド３１を設け、フロート弁２６に設けた切欠き２７等の凹部とフロートガイド３１とを嵌め合わせる。図においては、１つのフロートガイド３１を示しているが、前後左右など、複数のフロートガイド３１を設けるとよい。また、フロート弁に凸部を設け、側壁部などに凸部と嵌り合う凹部を設けてフロートガイドとしてもよい。

【0023】

本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、フロート弁を案内するフロートガイドを設けることで、フロート弁がスムーズに上下に移動し、水害時に確実に通気口の蓋をすることができる。

【実施例3】

【0024】

図７に、本発明の実施例３の蝶番付きフロート弁構造を備えるモールド変圧器の一部拡大図を示す。図７（ａ）は通常時の状態を、図７（ｂ）は水害時の状態を示す。実施例３のモールド変圧器は、フロート弁が蝶番を中心に回転することにより、通気口を開閉するものである。

【0025】

本実施例では、フロート弁２６１は一辺が蝶番２６２で回動可能に取り付けられている。図７（ａ）に示す通常時においては、フロート弁２６１が下がっており、矢印で示すように、空気流入口２９から流入した空気は、通気口２４を通って上方へ流れ、変圧器本体を冷却する。図７（ｂ）に示す水害時においては、蝶番２６２によりフロート弁２６１が回動し、通気口２４を塞ぐことにより、変圧器本体の水没を防止する。

【0026】

本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、フロート弁を蝶番で取付け、蝶番を中心に回転するようにしたので、フロート弁がスムーズに回転移動し、水害時に確実に通気口の蓋をすることができる。

【実施例4】

【0027】

図８に、本発明の実施例４の異物流入防止構造を備える水流入防止構造のモールド変圧器の斜視図を示す。また、図９に、実施例４のモールド変圧器の下面を見た、通常時と水害時の斜視図を示す。実施例４のモールド変圧器は、空気流入口が異物流入防止構造を備えるものである。

【0028】

図に示すように、水害時に水が流入する空気流入口３０に、パンチング板もしくは金網等の異物流入防止構造を設ける。これにより、水以外のサイズが大きい異物の侵入を防止することが可能となる。図では、両側の側壁部（短辺の側壁部）に異物流入防止構造を備える空気流入口３０を設けたが、更に、前後の側壁部（長辺の側壁部）にも異物流入防止構造を備える空気流入口を設けてもよい。

【0029】

本実施例によれば、空気流入口に、パンチング板もしくは金網等の異物流入防止構造を設けることにより、水害時に異物の侵入を防ぎ、異物によるフロート弁で蓋をした部分の隙間を減らし、水流入防止の信頼性を更に上げることができる。

【実施例5】

【0030】

図１０に、本発明の実施例５のベース付き水流入防止構造を備えるモールド変圧器の斜視図を示す。また、図１１に、実施例５のモールド変圧器の正面図および下面図を示す。さらに、図１２に、通常時と水没時の一部拡大図を示す。実施例５のモールド変圧器は、変圧器の下部に据え付けのためのベースを備えるものである。

【0031】

図に示すように、下部金具２０の下部に据え付けのためのベース３３を設ける。図の例では、モールド変圧器の前後方向に、断面がコ字状で棒状のベースを２つ設けている。ベースの数は３つ以上でもよいし、ベースの断面はエ字状でもよい。図１２（ａ）に、通常時におけるフロート弁の状態を示し、図１２（ｂ）に、水害時におけるフロート弁の状態を示す。通常時においてはフロート弁が下がっており、水害時においてはフロート弁が上昇し、通気口２４を塞ぐ。下部金具２０の下側にベース３３を設けるとフロート弁が落下する恐れが生じるので、下部金具２０からフロート弁の落下を防ぐストッパー３４を設ける。図の例では、下部金具２０の側壁部２８や本体支持部２２などの下端を内側に折り曲げてストッパー３４を設けている。

【0032】

本実施例によれば、モールド変圧器の下部に据え付けのためのベースを設けたので、モールド変圧器を床面から離して取り付けることができる。

【0033】

なお、上記各実施例では、モールド変圧器を例に説明したが、本発明は、巻線の樹脂モールドを行わない変圧器を含む乾式変圧器一般に用いることができる。

【0034】

本発明は上記した各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やす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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、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】

【0035】

１０…変圧器本体
１２…鉄心
１３…巻線
１５…上締め金具
２０…下部金具
２２…本体支持部
２４…通気口
２６…フロート弁
２６１…蝶番付きフロート弁
２６２…蝶番
２７…フロート弁の切欠き
２８…側壁部
２９…空気流入口
３０…異物流入防止構造を備える空気流入口
３１…フロートガイド
３３…ベース
３４…ストッパー

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】