特許 7499354 電気装置、パネルおよび熱交換器

(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】2024-06-05

(45)【発行日】2024-06-13

(54)【発明の名称】電気装置、パネルおよび熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28D 1/047 20060101AFI20240606BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240606BHJP

   F28F 1/02 20060101ALI20240606BHJP

【ＦＩ】

F28D1/047 Z

H05K7/20 N

F28F1/02 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022566291

(86)(22)【出願日】2021-03-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-12

(86)【国際出願番号】 EP2021057936

(87)【国際公開番号】W WO2021219305

(87)【国際公開日】2021-11-04

【審査請求日】2022-12-12

(31)【優先権主張番号】20172413.5

(32)【優先日】2020-04-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】523380173

【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ブロデューア，サミュエル

(72)【発明者】

【氏名】アギルレ，ミゲル

(72)【発明者】

【氏名】ベル・フィディラ，レベイ

(72)【発明者】

【氏名】トーレンス，フレデリック

(72)【発明者】

【氏名】サンド，ウルフ

(72)【発明者】

【氏名】マレクサイーディ，サイード

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特表２００３－５２４８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００３３０７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０５－０６７８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００５８０４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２７０９８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１８７９８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ １／００ － ２１／００

Ｆ２８Ｆ １／００ － ９９／００

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／３４ － ２３／４７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシング（１４）と、
前記ケーシング（１４）の内部に配置された発熱電気部品（１８）と、
３次元格子セル構造体（２２）を備える熱交換器（１２）であって、前記３次元格子セル構造体（２２）は誘電性の冷却流体（１６）を、周囲流体（２０）との熱交換のために前記ケーシング（１４）の外側で前記ケーシング（１４）から導き、前記電気部品（１８）の冷却のために前記ケーシング（１４）に向かって戻すように配置される、熱交換器（１２）と
を備え、
前記３次元格子セル構造体（２２）内に前記周囲流体（２０）の流れを生成するように構成されたファン装置（３８、４０、６８）をさらに備え、
前記ファン装置（３８、４０、６８）は、少なくとも２つの異なる方向で前記３次元格子セル構造体（２２）内に前記周囲流体（２０）の流れを生成するように構成される、電気装置（１０）。

【請求項2】

前記熱交換器（１２）は複数の本体（５２、６０）を備え、各本体（５２、６０）は３次元格子セル構造体（２２）または２次元格子構造体（６２）を含む、請求項１に記載の電気装置（１０）。

【請求項3】

各本体（５２、６０）は前記ケーシング（１４）に着脱可能に接続される、請求項２に記載の電気装置（１０）。

【請求項4】

各本体は２次元格子セル構造体（６２）を含むパネル（６０）である、請求項２または３に記載の電気装置（１０）。

【請求項5】

前記パネル（６０）は、前記３次元格子セル構造体（２２）を形成するようにスタック状に配置される、請求項４に記載の電気装置（１０）。

【請求項6】

前記３次元格子セル構造体（２２）は、三重周期的実質的極小曲面を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の電気装置（１０）。

【請求項7】

前記３次元格子セル構造体（２２）は、非平坦および流れ促進端部（４２）を備える、請求項１～６のいずれか１項に記載の電気装置（１０）。

【請求項8】

前記熱交換器（１２）は、並列に配置された２つの３次元格子セル構造体（２２）を備え、各３次元格子セル構造体（２２）は前記冷却流体（１６）を、周囲流体（２０）との熱交換のために前記ケーシング（１４）の前記外側で前記ケーシング（１４）から導き、前記電気部品（１８）の冷却のために前記ケーシング（１４）に向かって戻すように配置される、請求項１～７のいずれか１項に記載の電気装置（１０）。

【請求項9】

前記熱交換器（１２）は、前記３次元格子セル構造体（２２）を通して前記周囲流体（２０）を導くためのパイプ（４４）をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の電気装置（１０）。

【請求項10】

前記熱交換器（１２）は、前記３次元格子セル構造体（２２）の内側に案内構造体（４８）を備え、前記案内構造体（４８）は、前記３次元格子セル構造体（２２）の内側の画定された経路（５０）に沿って前記冷却流体（１６）を案内するように配置される、請求項１～９のいずれか１項に記載の電気装置（１０）。

【請求項11】

前記３次元格子セル構造体（２２）を通る前記冷却流体（１６）の流れを生成するように構成されたポンプ装置（５８）をさらに備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電気装置（１０）。

【請求項12】

前記電気装置は、電力変圧器または分路リアクトルなどの高電圧静電誘導システムである、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電気装置（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

技術分野
本開示は、一般に、電気装置用の熱交換器に関する。特に、熱交換器を備える電気装置、熱交換器用のパネル、および複数のパネルを備える熱交換器が提供される。

【背景技術】

【0002】

背景
電力変圧器に使用される変圧器油は、放熱器または冷却器などの冷却装置によって冷却されることが多い。これらの冷却装置は、変圧器の設置面積のかなりの部分を構成することが多い。

【0003】

米国特許出願公開第２０２００３３０７０Ａ１号は、エンクロージャと、エンクロージャ内の極小曲面構造体とを含む熱交換器を開示している。エンクロージャは、第１の入口、第１の出口、第２の入口、および第２の出口を含む。極小曲面構造体は、エンクロージャ内の第１の容積と第２の容積とを分離する。第１の入口および第１の出口は、第１の容積と流体連通し、第２の入口および第２の出口は、第２の容積と流体連通する。第１および第２の容積は、互いに混合することから分離される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

概要
本開示の１つの目的は、発熱電気部品と熱交換器とを備える電気装置を提供することであり、この電気装置は、電気部品の冷却を改善することを可能にする。

【0005】

本開示のさらなる目的は、熱交換器を備える電気装置であって、簡単なメンテナンスを可能にする電気装置を提供することである。

【0006】

本開示のさらに別の目的は、熱交換器を備える電気装置であって、コンパクトな設計を有する電気装置を提供することである。

【0007】

本開示のさらに別の目的は、熱交換器を備える電気装置であって、軽量の電気装置を提供することである。

【0008】

本開示のさらに別の目的は、熱交換器を備える電気装置であって、必要とする誘電性の冷却流体が少量である電気装置を提供することである。

【0009】

本開示のさらに別の目的は、熱交換器を備える電気装置であって、前述の目的のいくつかまたはすべてを組み合わせて解決する電気装置を提供することである。

【0010】

本開示のさらに別の目的は、前述の目的のうちの１つ、いくつか、またはすべてを解決する熱交換器用のパネルを提供することである。

【0011】

本開示のさらに別の目的は、前述の目的のうちの１つ、いくつか、またはすべてを解決する電気装置用の熱交換器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

一態様によれば、ケーシングと、ケーシングの内部に配置された発熱電気部品と、３次元格子セル構造体を備える熱交換器であって、３次元格子セル構造体は誘電性の冷却流体を、周囲流体との熱交換のためにケーシングの外側でケーシングから導き、電気部品の冷却のためにケーシングに向かって戻すように配置される、熱交換器とを備える電気装置が提供される。

【0013】

３次元格子セル構造体は、熱伝達のために露出される表面積を増加させる。したがって、熱伝達効率は、３次元格子セル構造体によって改善される。これにより、電気部品の冷却効率も向上する。熱交換器の高い熱伝達効率のために、冷却流体の量も比較的少なくすることができる。３次元格子セル構造体は、良好な混合環境および低い圧力降下の増加をさらに提供する。

【0014】

３次元格子セル構造体は、熱交換器のコンパクトな設計をさらに可能にする。結果として、電気装置もよりコンパクトにすることができる。あるいは、電気装置は、同じ設置面積でより強力にすることができる。

【0015】

さらに、３次元格子セル構造体によって、電気装置をより軽くすることができる。これにより、輸送コストが削減される。３次元格子セル構造体はまた、電気装置をより容易に製造することを可能にする。

【0016】

３次元格子セル構造体は、３つの異なる方向の各々に周期パターンを含んでもよい。各周期パターンは、少なくとも３つの周期を含んでもよい。方向は、実質的に直交していてもよいし、直交していてもよい。３次元格子セル構造体は、複数のセルを含む。セルは、２つまたは３つの方向に実質的に直交して、または直交して配置されてもよい。

【0017】

３次元格子セル構造体は、内部格子セル構造体容積を画定してもよい。内部格子セル構造体容積は、連続でも不連続でもよい。したがって、内部格子セル構造体容積は、冷却流体のための連続ラビリンスネットワークを形成してもよく、または冷却流体のためのいくつかの並列ラビリンスネットワークを形成してもよい。いずれの場合でも、内部格子セル構造体容積は、ケーシングの内部と流体連通してもよい。

【0018】

３次元格子セル構造体は、外部格子セル構造体容積を画定してもよい。外部格子セル構造体容積は、連続でも不連続でもよい。したがって、外部格子セル構造体容積は、周囲流体のための連続ラビリンスネットワークを形成してもよく、または周囲流体のためのいくつかの並列ラビリンスネットワークを形成してもよい。いずれの場合でも、外部格子セル構造体容積は、周囲流体と流体連通してもよい。

【0019】

冷却流体は、誘電油などの誘電性の液体であり得る。周囲流体は、周囲空気または水であり得る。

【0020】

ケーシングおよび３次元格子セル構造体は、冷却流体のための回路を画定してもよい。熱交換器は、１つまたは複数の入口および１つまたは複数の出口を備えてもよい。この場合、３次元格子セル構造体は、１つまたは複数の入口と１つまたは複数の出口との間に流体的に配置されてもよい。各入口および各出口は、ケーシングと３次元格子セル構造体との間に流体的に配置されてもよい。入口は、出口よりも測地的に高く配置されてもよい。

【0021】

ケーシングは、複数の壁を備えてもよい。３次元格子セル構造体は、壁の１つに埋め込まれてもよい。代替的または追加的に、３次元格子セル構造体は、壁の１つに溶接またはボルト締めされてもよい。

【0022】

熱交換器は複数の本体を備えてもよく、各本体は３次元格子セル構造体または２次元格子構造体を含む。各本体は、一体的に形成されてもよい。例えば、各本体は、積層造形されてもよい。積層造形の一例は、３Ｄ印刷である。

【0023】

各本体はケーシングに着脱可能に接続されてもよい。これにより、組立て時間が短縮され、修理が容易になる。例えば、残りの本体を交換せずに、本体のうちの１つを交換してもよい。交換が必要な１つの理由は、漏れであり得る。

【0024】

各本体は２次元格子セル構造体を含むパネルであってもよい。２次元格子セル構造体は、２つの異なる方向の各々に周期パターンを含んでもよい。各周期パターンは、少なくとも３つの周期を含んでもよい。方向は、実質的に直交していてもよいし、直交していてもよい。

【0025】

パネルは、３次元格子セル構造体を形成するようにスタック状に配置されてもよい。この場合、隣接するパネルのセルは整列またはオフセットされてもよい。あるいは、各本体は、パイプ形状などの細長い形状であってもよい。

【0026】

３次元格子セル構造体は、三重周期的極小曲面ＴＰＭＳなどの三重周期的実質的極小曲面を含んでもよい。ＴＰＭＳは、例えばシュワルツＰ曲面を含み得る。三重周期的実質的極小曲面は、ＴＰＭＳに類似しているが、ＴＰＭＳと呼ばれる要件を満たさない曲面であってもよい。

【0027】

３次元格子セル構造体は、非平坦および流れ促進端部を備えてもよい。端部は、例えば、円錐または半球であってもよい。各端部は、３次元格子セル構造体のそれぞれのセルを閉じてもよい。

【0028】

熱交換器は、並列に配置された２つの３次元格子セル構造体を備えてもよく、各３次元格子セル構造体は冷却流体を、周囲流体との熱交換のためにケーシングの外側でケーシングから導き、電気部品の冷却のためにケーシングに向かって戻すように配置されてもよい。この場合、熱交換器は、複数の入口および複数の出口を備えてもよい。入口および出口の各対は、１つの３次元格子セル構造体に関連付けられてもよい。各３次元格子セル構造体は、関連する入口と出口との間に流体的に配置されてもよい。

【0029】

熱交換器は、３次元格子セル構造体を通して周囲流体を導くためのパイプをさらに備えてもよい。この場合、周囲流体は、パイプの内側および外側の両方で３次元格子セル構造体を通って流れ得る。すなわち、周囲流体は、パイプの内側および外部格子セル構造体容積の内側の両方を流れ得る。これにより、冷却流体と周囲流体との間の熱伝達がさらに増加する。パイプは、３次元格子セル構造体のセルを通って延在してもよい。

【0030】

代替として、パイプは、２相冷却剤を含むヒートパイプであってもよい。この場合、ヒートパイプの内面は、毛細管構造体を備えてもよい。３次元格子セル構造体の外側のヒートパイプのセクションは凝縮器領域を構成してもよく、３次元格子セル構造体の内側のヒートパイプのセクションは蒸発器領域を構成してもよい。冷却流体に隣接するヒートパイプの蒸発器領域において、２相冷却剤は、冷却流体から熱を吸収して蒸発する。蒸気は、ヒートパイプの内側であるが毛細管構造の外側で、３次元格子セル構造体の外側のヒートパイプの低温凝縮器領域に移動し、そこで蒸気は凝縮して液体に戻り、毛細管構造体によって吸収される。次いで、液体は、毛細管構造体の内側を凝縮器領域から蒸発器領域に戻るように移動する。

【0031】

熱交換器は、３次元格子セル構造体の内側に案内構造体を備えてもよく、案内構造体は、３次元格子セル構造体の内側の画定された経路に沿って冷却流体を案内するように配置される。経路は、３次元格子セル構造体の実質的に全体または全体を通過してもよい。経路は蛇行経路であってもよい。案内構造体は、複数のプレートを備えてもよい。

【0032】

電気装置は、３次元格子セル構造体を通る冷却流体の流れを生成するように構成されたポンプ装置をさらに備えてもよい。これにより、熱交換がさらに向上する。ポンプ装置は、１つまたは複数のポンプを備えてもよい。あるいは、電気装置は、自然対流によってのみ、すなわち冷却流体を循環させるための機械的補助なしに冷却流体を循環させるように構成されてもよい。

【0033】

電気装置は、３次元格子セル構造体内に周囲流体の流れを生成するように構成されたファン装置をさらに備えてもよい。これにより、熱交換がさらに向上する。ファン装置は、３次元格子セル構造体を通る周囲流体の流れを生成するように構成されてもよい。ファン装置は、１つまたは複数のファンを備えてもよい。

【0034】

ファン装置は、少なくとも３つの異なる方向など、少なくとも２つの異なる方向で３次元格子セル構造体内に周囲流体の流れを生成するように構成されてもよい。方向は、実質的に直交していてもよいし、直交していてもよい。

【0035】

電気装置は、電力変圧器または分路リアクトルなどの高電圧静電誘導システムであってもよい。本明細書で使用される場合、高電圧は、少なくとも１００ｋＶなどの少なくとも３０ｋＶであり得る。電気装置は、主に電力変圧器として説明されるが、電気装置は電力変圧器に限定されない。

【0036】

さらなる態様によれば、熱交換器用のパネルが提供され、パネルは、入口と、出口と、入口と出口との間に流体的に配置された２次元格子セル構造体とを備える。パネルは、本開示による任意の種類のものであってもよい。

【0037】

さらなる態様によれば、電気装置のための熱交換器が提供され、熱交換器は本開示による複数のパネルを備え、パネルは、３次元格子セル構造体を形成するようにスタック状に配置される。隣接するパネルのセルは、整列またはオフセットされてもよい。

【0038】

各パネルは、２次元格子セル構造体を備えてもよい。２次元格子セル構造体は、２つの異なる方向の各々に周期パターンを含んでもよい。各周期パターンは、少なくとも３つの周期を含んでもよい。方向は、実質的に直交していてもよいし、直交していてもよい。

【0039】

図面の簡単な説明
本開示のさらなる詳細、利点、および態様は、図面と併せて以下の実施形態から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】熱交換器を備える電気装置の側面図を概略的に示す図である。

【図2】図１の熱交換器の３次元格子セル構造体の部分斜視図を概略的に示す図である。

【図3】熱交換器のさらなる例を備える電気装置の側面図を概略的に示す図である。

【図4】図３の熱交換器の部分斜視図を概略的に示す図である。

【図5】熱交換器のさらなる例を備える電気装置の側面図を概略的に示す図である。

【図6】熱交換器のさらなる例を備える電気装置の側面図を概略的に示す図である。

【図7】熱交換器のさらなる例を備える電気装置の側面図を概略的に示す図である。

【図8】図７の熱交換器のパネルの斜視図を概略的に示す図である。

【図9】図８のパネルの正面図を概略的に示す図である。

【図10】熱交換器のさらなる例を備える電気装置の側面図を概略的に示す図である。

【図11】図１０の電気装置の正面図を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

詳細な説明
以下では、熱交換器を備える電気装置、熱交換器用のパネル、および複数のパネルを備える熱交換器について説明する。同じまたは類似の参照番号は、同じまたは類似の構造的特徴を示すために使用される。

【0042】

図１は、熱交換器１２を備える電力変圧器１０の側面図を概略的に示す。電力変圧器１０は、電気装置の一例である。電力変圧器１０は、ケーシング１４を備える。ケーシング１４は、誘電油１６を収容する。誘電油１６は誘電性の冷却流体の一例である。

【0043】

電力変圧器１０は、電気部品１８をさらに備える。電気部品１８は、ケーシング１４の内部に配置される。電気部品１８は、油１６に浸漬される。電気部品１８は、電力変圧器１０の動作中に熱を発生する。電気部品１８は、例えば、電力変圧器１０の巻線であってもよい。

【0044】

図１は、ケーシング１４の外側の周囲空気２０をさらに示す。空気２０は、大気であってもよい。空気２０は、周囲流体の一例である。

【0045】

熱交換器１２は、３次元格子セル構造体２２を備える。３次元格子セル構造体２２は、複数のセル２４を含む。この例の３次元格子セル構造体２２は、細長いシュワルツＰ曲面を有する三重周期的実質的極小曲面を含む。３次元格子セル構造体２２は、例えば、３Ｄ印刷されてもよい。

【0046】

３次元格子セル構造体２２は、内部格子セル構造体容積２６および外部格子セル構造体容積２８を画定する。内部格子セル構造体容積２６および外部格子セル構造体容積２８は、２つの別個のネットワークを構成する。ケーシング１４の内部からの油１６は、内部格子セル構造体容積２６に出入りすることができる。空気２０は、外部格子セル構造体容積２８に出入りすることができる。この例では、内部格子セル構造体容積２６および外部格子セル構造体容積２８の各々は連続である。

【0047】

したがって、３次元格子セル構造体２２は油１６を、ケーシング１４からケーシング１４の外側に導き、ケーシング１４に向かって戻すように構成される。３次元格子セル構造体２２は、油１６と空気２０との間の熱交換のための大きな表面積を含む。試験は、熱交換器１２が非常に高い熱伝達係数を有することを示している。これにより、放熱器の数を減らすことができる。熱交換のための大きな表面積にもかかわらず、３次元格子セル構造体２２はまたコンパクトである。

【0048】

熱交換器１２は、入口３０および出口３２を備える。入口３０および出口３２の各々は、ケーシング１４と３次元格子セル構造体２２との間に流体的に配置される。入口３０は、出口３２よりも測地的に高く配置されてもよい。

【0049】

図１に示すように、ケーシング１４および３次元格子セル構造体２２は、ケーシング１４、入口３０、３次元格子セル構造体２２および出口３２を含む油１６のための回路を画定する。図１では、油１６は、矢印で示すように、電力変圧器１０の動作中に時計回り方向にこの回路を流れる。すなわち、油１６は、電気部品１８によって加熱される。次いで、高温の油１６は、入口３０を通って３次元格子セル構造体２２に入る。次いで、内部格子セル構造体容積２６内の高温の油１６は、外部格子セル構造体容積２８内の空気２０との熱交換によって冷却される。次いで、低温の油１６は、出口３２を通って３次元格子セル構造体２２を出る。その後、電気部品１８は、低温の油１６によって冷却される。

【0050】

ケーシング１４は、４つの側壁３４と、上壁３６とを備える。図１の例では、３次元格子セル構造体２２は、側壁３４の１つに埋め込まれてもよい。３次元格子セル構造体２２は、例えば、側壁３４に溶接またはボルト締めされてもよい。

【0051】

電力変圧器１０は、ファン装置をさらに備える。ファン装置は、前部ファン３８および底部ファン４０を備える。前部ファン３８は、３次元格子セル構造体２２内に水平方向に空気２０を吹き込むように構成される。底部ファン４０は、３次元格子セル構造体２２内に鉛直方向に空気２０を吹き込むように構成される。電力変圧器１０の冷却効率は、ファン３８、４０の速度を調整することによって容易に調整することができる。ファン装置はまた、前部ファン３８の送風方向に垂直なさらなる水平方向に空気２０を送風するさらなるファン（図示せず）を備えてもよい。

【0052】

３次元格子セル構造体２２は、非平坦および流れ促進端部４２をさらに備える。各端部４２は、３次元格子セル構造体２２のそれぞれのセル２４を閉じる。

【0053】

図２は、図１の熱交換器１２の３次元格子セル構造体２２の部分斜視図を概略的に示す。図２に示すように、３次元格子セル構造体２２は、３つの直交する方向の各々に周期パターンを含む。各周期パターンは複数の周期を含む。セル２４は、３方向に直交して配置されている。図２に示すように、この例の各非平坦および流れ促進端部４２は、円錐の形状を有する。

【0054】

図３は、熱交換器１２のさらなる例を含む電力変圧器１０の側面図を概略的に示し、図４は、図３の熱交換器１２の部分斜視図を概略的に示す。図３および図４をまとめて参照し、主に図１および図２との相違点について説明する。

【0055】

図３および図４の熱交換器１２は、複数のパイプ４４を備える。この例では、各パイプ４４は直線状であり、鉛直に向けられている。パイプ４４は、３次元格子セル構造体２２を通して空気２０を案内するように構成される。

【0056】

各パイプ４４は、３次元格子セル構造体２２全体を通って延在する。この例では、各パイプ４４は、３次元格子セル構造体２２のセル２４を通って延在する。

【0057】

図３の熱交換器１２は、マニホールド４６をさらに備える。マニホールド４６は、パイプ４４に分岐している。底部ファン４０は、マニホールド４６を介してパイプ４４を通して空気２０を吹き付けるように構成されている。前部ファン３８は、図１と同様に、３次元格子セル構造体２２内に空気２０を吹き込むように配置されている。したがって、図３では、油１６と空気２０との間の熱交換は、内部格子セル構造体容積２６と外部格子セル構造体容積２８との間、および内部格子セル構造体容積２６とパイプ４４との間の両方で行われる。このようにして、油１６と空気２０との間の熱伝達効率がさらに高められる。図３の熱交換器１２はまた、簡単な構造を有する。

【0058】

図３および図４のパイプ４４は、あるいは、２相冷却剤を含み内部毛細管構造を備えたヒートパイプとして構成されてもよい。この場合、パイプ４４は、３次元格子セル構造体２２のさらに外側に延在してもよい。

【0059】

図５は、熱交換器１２のさらなる例を備える電力変圧器１０の側面図を概略的に示す。主に図１および図２との相違点について説明する。

【0060】

図５の熱交換器１２は、複数のプレート４８をさらに備える。プレート４８は、内部格子セル構造体容積２６の内側に経路５０を画定する。図５に示すように、経路５０は、蛇行形状である。プレート４８は、３次元格子セル構造体２２の内部の油１６を案内するための案内構造体の一例である。

【0061】

図５に示すように、プレート４８は、油１６を３次元格子セル構造体２２の遠位（ケーシング１４に対して）領域に押し出す。これにより、プレート４８は、３次元格子セル構造体２２内の油１６と空気２０との間の熱伝達をさらに改善する。

【0062】

図６は、熱交換器１２のさらなる例を備える電力変圧器１０の側面図を概略的に示す。主に図１および図２との相違点について説明する。

【0063】

図６の熱交換器１２は、複数の本体５２を備える。各本体５２は、３次元格子セル構造体２２を備える。したがって、本体５２は、油１６のための複数の並列ネットワークを形成する。各３次元格子セル構造体２２は油１６を、空気２０との熱交換のためにケーシング１４の外側でケーシング１４から導き、電気部品１８を冷却するためにケーシング１４に向かって戻すように構成される。

【0064】

各本体５２はケーシング１４に着脱可能に接続可能である。電力変圧器１０は、本体５２のうちの１つが交換のために取り外された場合でも機能することができる。この場合、交換のために取り外された本体５２への開口部を閉じる必要がある。１つの本体５２のみの交換は、より簡単で安価である。

【0065】

しかしながら、本体５２は、ケーシング１４に直接接続可能である必要はない。図６に示すように、熱交換器１２は、上部マニホールド５４および下部マニホールド５６を備える。上部マニホールド５４は、各本体５２の入口３０に分岐している。各本体５２の出口３２は、下部マニホールド５６によって合流している。各本体５２は、上部マニホールド５４および下部マニホールド５６に着脱可能に接続可能である。

【0066】

図６の電力変圧器１０は、ポンプ５８をさらに備える。ポンプ５８は、ポンプ装置の一例を構成する。ポンプ５８は、３次元格子セル構造体２２を通る油１６の流れを選択的に増強するように構成される。電力変圧器１０の冷却効率は、ポンプ５８の速度を調整することによって容易に調整することができる。図６の例では、ポンプ５８は、下部マニホールド５６内、すなわち本体５２の下流に配置されている。

【0067】

図６の電力変圧器１０は、複数の底部ファン４０をさらに備える。各底部ファン４０は、３次元格子セル構造体２２のうちの１つの下方に配置される。各３次元格子セル構造体２２には、１つの底部ファン４０が関連付けられている。

【0068】

図７は、熱交換器１２のさらなる例を備える電力変圧器１０の側面図を概略的に示す。熱交換器１２は、複数のパネル６０を備える。図８は、図７の熱交換器１２のパネル６０のうちの１つの斜視図を模式的に示し、図９は、図８のパネル６０の正面図を模式的に示す。図７～図９をまとめて参照し、主に図６との相違点について説明する。

【0069】

パネル６０は、本開示による本体のさらなる例である。各パネル６０はケーシング１４に着脱可能に接続可能である。各パネル６０は、２次元格子セル構造体６２を備える。さらに、この例における各パネル６０は、複数の孔６４を備える。孔６４は、セル２４の間に配置される。

【0070】

パネル６０は、スタック状に配置されている。このようにして、パネル６０は、３次元格子セル構造体２２をともに形成する。パネル６０間の距離は変化させることができ、例えば、熱伝達を改善するために最適化することができる。図７に示すように、各パネル６０は、水平に向けられている。図７～図９の例では、内部格子セル構造体容積２６は不連続である。したがって、３次元格子セル構造体２２は、油１６のための複数の並列ラビリンスネットワーク、すなわち各パネル６０内の１つのネットワークを形成する。

【0071】

孔６４によって、外部格子セル構造体容積２８は連続的である。しかしながら、例えばパネル６０が板金製である場合、パネル６０は孔６４を備える必要はない。この場合、外部格子セル構造体容積２８は、パネル６０間で不連続である。

【0072】

パネル６０は、高密度構成で配置されている。この例では、パネル６０は重なっている。すなわち、１つのパネル６０のセル２４が、隣接するパネル６０のセル２４の間のそれぞれの空間に入り込む。したがって、隣接するパネル６０のセル２４はオフセットされる。

【0073】

代替として、パネル６０の非平坦端部４２は、平坦な端部で置き換えられてもよい。この場合、パネル６０は、互いに向かい合ってコンパクトに配置することができ、隣接するパネル６０のセル２４をオフセットする必要はない。

【0074】

熱交換器１２は、導管６６をさらに備える。各パネル６０の出口３２は、導管６６に接続されている。導管６６は、ケーシング１４に接続する前に（油１６の流れ方向に見て）垂直から水平に移行する。ポンプ５８は、導管６６内、ここではその鉛直部分内に配置される。底部ファン４０は、３次元格子セル構造体２２と導管６６の水平部分との間に垂直に配置される。

【0075】

図８および図９によるパネル６０は、単なる１つの具体例である。特に、入口３０および出口３２の設計は変更され得る。

【0076】

図１０は、熱交換器１２のさらなる例を含む電力変圧器１０の側面図を概略的に示し、図１１は、図１０の電力変圧器１０の正面図を概略的に示す。図１０および図１１をまとめて参照し、主に図７との相違点について説明する。

【0077】

図１０および図１１で使用されるパネル６０は、図８および図９と同じタイプである。図１０および図１１に示すように、各パネル６０は、鉛直に向けられている。パネル６０は、３次元格子セル構造体２２をともに形成するようにスタック状に配置される。

【0078】

図１１は、ファン装置が２つのさらなるファン６８を備えることをさらに示す。各ファン６８は、前部ファン３８の送風方向に垂直な水平方向に３次元格子セル構造体２２内に空気２０を吹き込むように配置される。

【0079】

以上、例示的な実施形態を参照して本開示を説明したが、本発明は上述したものに限定されないことが理解されよう。例えば、部品の寸法は必要に応じて変えることができることが理解されよう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され得ることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】