特表 2024-533250 少なくとも１つのオイル対空気外部熱交換器を冷却するための冷却装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】少なくとも１つのオイル対空気外部熱交換器を冷却するための冷却装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 M

H05K7/20 G

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2024514563

(86)(22)【出願日】2022-09-01

(85)【翻訳文提出日】2024-04-02

(86)【国際出願番号】 EP2022074303

(87)【国際公開番号】W WO2023031323

(87)【国際公開日】2023-03-09

(31)【優先権主張番号】21195088.6

(32)【優先日】2021-09-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】サリナス，エネル

(72)【発明者】

【氏名】サンド，ウルフ

(72)【発明者】

【氏名】サフ，キラン・チャンドラ

(72)【発明者】

【氏名】ブロデューア，サミュエル

【テーマコード（参考）】

5E322

【Ｆターム（参考）】

5E322BB02

5E322BC04

5E322BC05

5E322DA01

5E322DA04

5E322EA11

5E322FA01

5E322FA08

(57)【要約】

変圧器内の少なくとも１つのOAEHEを冷却するための冷却装置（２０）。冷却装置（２０）は、少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）と、少なくとも１つの流体管（１１）と、少なくとも１つの流体排出装置（１２）とを備える。少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）は、少なくとも１つの流体管（１１）を介して少なくとも１つの流体排出装置（１２）の入口に流体を供給し、少なくとも１つの流体排出装置（１２）を介して流体を流れさせ、少なくとも１つの流体排出装置（１２）の少なくとも１つの流体出口を通って排出させるように適合される。冷却装置（２０）は漏斗（１５）をさらに備える。少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）は、少なくとも１つの流体排出装置（１２）から少なくとも３メートルの距離を置いてハウジング（１６）内に配置される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変圧器内の少なくとも１つのオイル対空気外部熱交換器OAEHEを冷却するための冷却装置（２０）であって、前記冷却装置（２０）が、
少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）と、
少なくとも１つの流体管（１１）と、
前記少なくとも１つの流体管（１１）から流体を受けるための流体入口、および前記OAEHEに向かって均一に分配された流体流を生成するように配置された少なくとも１つの流体出口を備える少なくとも１つの流体排出装置（１２）と
を備え、
前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）が、前記少なくとも１つの流体管（１１）を介して前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）の前記入口に流体を供給し、前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）を介して前記流体を流れさせるように適合され、前記冷却装置（２０）が漏斗（１５）を備え、前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）が、前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）から少なくとも３メートルの距離を置いてハウジング（１６）内に配置される、冷却装置（２０）。

【請求項2】

複数の流体排出装置（１２）に流体を供給するように適合された複数の流体管（１１）を備える、請求項１に記載の冷却装置（２０）。

【請求項3】

前記流体排出装置（１２）が、ベルヌーイ効果に起因して列挙された量だけ前記流体流の列挙された物理的特性を変更するほど狭くなるように設計された少なくとも１つのスリットを備える、請求項１または２に記載の冷却装置（２０）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）が、円形、楕円形、長方形、または任意の他の多角形の断面を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項5】

前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）が前記漏斗（１５）内に配置される、請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項6】

前記漏斗（１５）が、コアンダ効果を促進するために前記漏斗（１５）の入口に丸い滑らかな境界（１８）を備え、コアンダ効果が端部の乱流を緩和し、前記漏斗（１５）の前記入口での圧力降下を減少させる、請求項１～５のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項7】

前記ハウジング（１６）が、遮音され、断熱され、断熱材料を含み、湿度制御され、防塵性および／または吸音性のうちの１つまたは複数である、請求項１～６のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項8】

前記少なくとも１つの流体管（１１）が断熱材料を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項9】

前記供給された流体を強化および／または均質化するように配置されたホース（２１）、ならびに／もしくは第２の流体排出装置をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項10】

前記第２の流体排出装置の最大断面寸法が、前記流体排出装置（１２）の最大断面寸法よりも小さい、請求項１～９のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項11】

前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）の機能を検証するために視覚装置をさらに備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項12】

変圧器内の少なくとも１つのオイル対空気外部熱交換器OAEHEを冷却するための冷却装置（２０）によって実行される方法であって、前記冷却装置（２０）が、少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）と、少なくとも１つの流体管（１１）と、前記少なくとも１つの流体管（１１）から流体を受けるための流体入口および少なくとも１つの流体出口を備える少なくとも１つの流体排出装置（１２）とを備え、前記方法が、
前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）を使用して、前記少なくとも１つの流体管（１１）に流体流を供給すること（５０２）と、
前記少なくとも１つの流体管（１１）に沿って前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）の前記入口に前記流体流を輸送すること（５０３）と、
前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）を介して前記流体を流れさせること（５０４）と、
前記少なくとも１つのOAEHEの方向に前記少なくとも１つの流体出口を通って前記流体流を排出すること（５０５）と
を含み、
前記冷却装置（２０）が漏斗（１５）を備え、前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）が、前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）から少なくとも３メートルの距離を置いてハウジング（１６）内に配置される、方法。

【請求項13】

前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）への濾過された流体流を生成すること（５０１）をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記供給された流体流を強化および／または均質化するために、ホース（２１）または第２の流体排出装置を用いて前記流体排出装置（１２）の軸方向領域にさらなる流体流を加えること（５０６）をさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。

【請求項15】

前記漏斗（１５）が、コアンダ効果を促進するために前記漏斗（１５）の入口に丸い滑らかな境界（１８）を備え、コアンダ効果が端部の乱流を緩和し、前記漏斗（１５）の前記入口での圧力降下を減少させる、請求項１２～１４のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の分野
本発明は変圧器の分野に関する。詳細には、本発明は、変圧器内の少なくとも１つのオイル対空気外部熱交換器（OAEHE：oil-to-air external heat exchanger）を冷却するための冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

背景
電力変圧器は、電力系統の送電網に使用される機器である。電力変圧器は、電気エネルギーを輸送および分配するために電圧および電流を変換する。

【0003】

電力変圧器は高電流を要し、したがって熱の発生が避けられない。この熱は、変圧器タンク内部のオイル内を伝搬する。変圧器の正常動作のために、この熱を周囲に放出することが重要である。オイル冷却の重要な部分は、変圧器オイルがそれを通って循環され冷却されるラジエータ、冷却器などの外部装置を設置することによって実行される。変圧器のための最先端の空冷は、従来のファン、すなわちブレード付きファン、または自然対流を使用して実行される。高出力定格変圧器の場合、自然対流は十分ではなく、したがって、この動作には強制冷却が必要である。水が利用可能であるとき、水冷が使用される場合がある。電力変圧器の約１０％で冷却器が利用され、約５％がファンを必要とする。ファンを使用する水冷および空冷の利用は、わずか１％である。電力変圧器の約９０％は、ラジエータを利用する場合がある。大型電力変圧器では、過定格状況に対処するためにファンが必要とされる場合もある。結論として、電力変圧器の約９５％は、それらの設計に冷却用のファンを組み込む場合がある。

【0004】

電力変圧器の加熱および外部冷却機器の設置に起因して、自然または強制の対流原理で機能するこれらの装置を冷却するために周囲空気が運ばれる場合がある。この空気は、必要な速度および大量、すなわち高い空気流量でなければならない。外部冷却機器は、好ましくは、例えば騒音または振動によって環境または周囲を乱してはならない。また、例えば－４０℃～＋６０℃の過酷な環境でも動作することが可能でなければならない。

【0005】

現在、標準的なファンは、電力変圧器を冷却するための最先端の解決策である。この背景にある主な理由は、それがよく知られた技術であることである。同様の技法が、家庭および大型建物向けの空調、ならびに産業施設およびデータセンタ向けの冷却などに使用されている。

【0006】

しかし、電力変圧器の外部冷却に標準的なファンを実装すると、以下のようないくつかの問題がもたらされる。

【0007】

－複雑さ：ファンのモータがブレードに取り付けられ、両方とも金属ケージの内部にある。これに加えて、モータに通電するために多くの電気ケーブルが必要である。

【0008】

－ファン特性性能曲線に起因して冷却空気流量を増加させることが難しい。
－不十分な拡張性：ブレードサイズを大きくすると、慣性モーメントが２乗のオーダーで増加する。

【0009】

－ブレードおよび／またはモータにアクセスすることが煩雑であるため、メンテナンスが難しく、時間がかかり、費用がかかる。

【0010】

－ファンは騒がしく、例えば約７０dBであり、軽減のコストが高く、法的な問題が発生する可能性がある。

【0011】

－ファンはかなり重く、５kg／個のオーダーである。
－冷却ファンを妨害することが容易であるため、セキュリティリスクが高い。

【0012】

－例えば、海岸近くに配置される場合、気候の影響を受けやすい。
本開示は、冷却装置の改善された実行可能な解決策を提示する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

概要
本明細書の実施形態の目的は、変圧器のOAEHEの冷却を強化すること、または少なくとも技術分野内の既知の解決策の代替案を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

一態様によれば、目的は、変圧器内の少なくとも１つのOAEHEを冷却するための冷却装置を提供することによって達成される。冷却装置は、少なくとも１つのインペラ－モータ装置と、少なくとも１つの流体管と、少なくとも１つの流体排出装置とを備える。少なくとも１つの流体排出装置は、少なくとも１つの流体管から流体を受けるための流体入口と、少なくとも１つのOAEHEに向かって流体流を導くように配置された少なくとも１つの流体出口とを備える。少なくとも１つのインペラ－モータ装置は、少なくとも１つの流体管を介して少なくとも１つの流体排出装置の入口に流体を供給し、少なくとも１つの流体排出装置を介して流体を流れさせ、少なくとも１つの流体排出装置の少なくとも１つの流体出口を通って排出させるように適合される。冷却装置は漏斗をさらに備える。少なくとも１つのインペラ－モータ装置は、少なくとも１つの流体排出装置から少なくとも３メートルの距離を置いてハウジング内に配置される。

【0015】

別の態様によれば、上述された目的はまた、変圧器内の少なくとも１つのOAEHEを冷却するための冷却装置によって実行される方法を提供することによって達成される。冷却装置は、少なくとも１つのインペラ－モータ装置と、少なくとも１つの流体管と、少なくとも１つの流体排出装置とを備える。少なくとも１つの流体排出装置は、少なくとも１つの流体管から流体を受けるための流体入口と、少なくとも１つの流体出口とを備える。冷却装置は、少なくとも１つのインペラ－モータ装置を使用して、少なくとも１つの流体管に流体流を供給する。冷却装置はさらに、少なくとも１つの流体管に沿って少なくとも１つの流体排出装置の入口に流体流を輸送する。冷却装置はさらに、少なくとも１つの流体排出装置を介して流体を流れさせる。次いで、冷却装置はさらに、少なくとも１つのOAEHEの方向に少なくとも１つの流体出口を通って流体流を排出する。冷却装置は漏斗をさらに備える。少なくとも１つのインペラは、少なくとも１つの流体排出装置から少なくとも３メートルの距離を置いてハウジング内に配置される。

【0016】

本明細書の実施形態は、少なくとも１つの流体排出装置と、少なくとも１つの流体管と、少なくとも１つの漏斗と、少なくとも１つの流体排出装置から少なくとも３メートルの距離を置いてハウジング内に配置された少なくとも１つのインペラ－モータ装置とを備える冷却装置を提供することにより、冷却装置が周囲の流体を利用して、流体排出装置に輸送される流体流を増加させることができるという認識に基づいている。それにより、冷却装置は、変圧器の少なくとも１つのOAEHEに強力かつ強化された流体流を効果的に提供する。

【0017】

図の簡単な説明
本発明のさらなる技術的特徴は、添付の図面を参照して与えられる１つまたはいくつかの例示的な実施形態の以下の説明を介して明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本明細書の実施形態による、ベルヌーイ原理に基づく冷却装置を描写する概略図である。

【図2】本明細書の実施形態による、冷却装置を描写する概略図である。

【図3】流体排出装置の断面を描写する概略図である。

【図4】いくつかの実施形態による、ホースを有する流体排出装置を描写する概略図である。

【図5】本明細書の実施形態による、冷却装置によって実行される方法を描写するフローチャートである。

【図6a】いくつかの実施形態による、大型電力変圧器のタンクの外部のラジエータまたは冷却グループに適用される冷却装置を描写する概略図である。

【図6b】いくつかの実施形態による、大型電力変圧器のタンクの外部のラジエータまたは冷却グループに適用される冷却装置を描写する概略図である。

【図6c】いくつかの実施形態による、大型電力変圧器のタンクの外部のラジエータまたは冷却グループに適用される冷却装置を描写する概略図である。

【図6d】いくつかの実施形態による、大型電力変圧器のタンクの外部のラジエータまたは冷却グループに適用される冷却装置を描写する概略図である。

【図6e】いくつかの実施形態による、大型電力変圧器のタンクの外部のラジエータまたは冷却グループに適用される冷却装置を描写する概略図である。

【図6f】いくつかの実施形態による、大型電力変圧器のタンクの外部のラジエータまたは冷却グループに適用される冷却装置を描写する概略図である。

【図7】様々な流体排出装置の直径に対する入口体積流量の関数としての出口体積流量の一例を描写する図である。

【図8】異なる流体流量A、B、およびCを有する流体排出装置を描写する概略図である。

【図9a】いくつかの実施形態による概略図を示す。

【図9b】いくつかの実施形態による概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図面は必ずしも縮尺通りに描かれておらず、特定の要素の寸法は明確にするために誇張されている場合があることに留意されたい。

【0020】

詳細な説明
いくつかの実施形態による冷却装置２０の一部が図１に示されている。冷却装置２０は、ベルヌーイの原理に基づき、流体排出装置１２、例えばエミッタリング向けの流体流、例えば空気流が、遮音され得る生成室、例えばチャンバまたはハウジング内で生成されていることを含む。次いで、流体流は流体排出装置１２に輸送される。流体流は、低圧をもたらす高速で、狭いスリットであり得る出口によって流体排出装置１２を出る。これは、誘導および同伴、すなわち周囲から空気を引き付けるベルヌーイ効果により、流体排出装置１２の幾何形状および寸法に応じて、初期流体流を１０～５０倍増加させる。流体排出装置１２は電気的接続をもたず、流体流は生成室内で生成される。図１はまた、流体流を強化するための漏斗１５、例えばコアンダ境界を有する漏斗ダクトを示す。OAEHEは、ラジエータの形態で図１に示されている。

【0021】

本明細書の実施形態による冷却装置２０の統合された説明および動作が図２に示されている。冷却装置２０は、少なくとも１つのインペラ－モータ装置１０と、少なくとも１つの流体管１１と、少なくとも１つの流体排出装置１２とを備える。少なくとも１つの流体排出装置１２は中空であり得、少なくとも１つの流体管１１から流体を受けるための流体入口と、少なくとも１つのOAEHEに向かって流体流を導くように配置された少なくとも１つの流体出口とを備える。冷却装置２０は漏斗１５をさらに備える。冷却装置２０の動作は以下を含む。

【0022】

１．生成された流体流は、インペラ－モータ装置１０に運ばれる場合がある。流体流は、インペラ－モータ装置１０に運ばれる前にフィルタを介して濾過される場合がある。

【0023】

２．次いで、インペラ－モータ装置１０は、流体管１１に流体流を供給する、例えば加速する。流体管１１は断熱材料を含む場合がある。インペラ－モータ装置１０は、少なくとも１つの流体排出装置１２から距離を置いてハウジング１６内に配置される。インペラ－モータ装置１０と少なくとも１つの流体排出装置１２との間のこの距離は、少なくとも１メートル、３メートル、５メートル、またはそれ以上であり得る。インペラ－モータ装置１０と少なくとも１つの流体排出装置１２との間のこの距離は、例えば、インペラ－モータ装置からの音が変圧器から遠く離れて生成され、例えば遮音ハウジング１６および音量低下流体管１１などの音緩和手順を可能にするので有利である。音の発生源を遮音ハウジングに移すことにより、流体排出装置１２の動作は、従来のブレード付きファンと比較して２０～４０dB低下した音になり得る。ハウジング１６は、遮音され、断熱される場合があり、断熱材料を含む場合があり、湿度制御される場合があり、防塵性および／または吸音性であり得る。ハウジング１６および少なくとも１つの流体管１１は、地下に配置されるか、または強固な構造によって覆われる場合があり、それにより、変圧器プラントに対する破壊および意図的な攻撃のリスクを低減することができる。いくつかの実施形態によれば、冷却装置２０は、複数の流体排出装置１２に流体を供給するように適合された複数の流体管１１を備える場合がある。

【0024】

３．流体流は、最小の圧力降下で流体排出装置１２の入口に向かって管１１に沿って輸送される。流体排出装置１２は、漏斗１５内に配置、例えば固定される場合がある。漏斗１５は、コアンダ効果を促進するために漏斗１５の入口に丸い滑らかな境界１８を備える場合があり、コアンダ効果は端部の乱流を緩和し、漏斗１５の入口での圧力降下を減少させる。漏斗１５の入口は、フィルタグリッド１７を備える場合がある。フィルタグリッド１７は、望ましくない物体がOAEHEに入るのを防止するために使用される。

【0025】

４．流体流は、流体排出装置１２内部の高圧で分散するように強制される場合がある。
５．次いで、高速流体は、流体排出装置１２の出口を通って排出、例えば放出される。いくつかの実施形態によれば、流体排出装置１２は少なくとも１つのスリットを備え、流体は、狭い場合があるスリット、例えばOAEHEに向かう流れを誘導するように設計されたスリットを通って排出される場合がある。

【0026】

６．高速流体に起因して、流体排出装置１２の後部の流体は、流体排出装置１２の中央領域に誘導される。また、流体排出装置１２の出口付近では、流体が同伴される。誘導および同伴、すなわちベルヌーイ効果は、流体排出装置１２の幾何形状および寸法に応じて、初期流体流Mを１０～５０倍増加させる場合がある。

【0027】

７．流体排出装置１２のトロイド状表面の空力形状およびコアンダ効果は、流体流がOAEHEに向けられることを可能にする。

【0028】

８．さらなる流体流は、ホース２１または流体排出装置１２よりも小さい第２の流体排出装置を用いて流体排出装置１２の軸方向領域に加えられる場合がある。すなわち、第２の流体排出装置の最大断面寸法は、排出された、例えば放出された流体流を強化および均質化するために、第１の流体排出装置１２の最大断面寸法よりも小さい。

【0029】

９．取得された流体流は、変圧器内の少なくとも１つのOAEHEを冷却するための要件に適合するように増加する場合がある。パラメータのセットは、そのような専用の設計を提供することができる。これらのパラメータは、
a．インペラ－モータ装置の電力
b．流体排出装置の直径および／またはサイズ
c．スリットの厚さ
d．流体排出装置１２のトロイド状形状および流体排出装置１２の断面寸法
である。流体排出装置１２は、円形、楕円形、長方形、または任意の他の多角形の断面を有する場合がある。排出装置１２の流体出口は、排出装置１２の外周に続く。

【0030】

１０．高速流体はOAEHEを通過し、OAEHEの幾何学的形状は圧力降下を発生させる。残りの流体流は、第２またはそれ以上のOAEHEを冷却するために利用される場合がある。

【0031】

冷却装置２０の動作の結果は、通常、１０～５０倍の入口流体流の増大である。冷却装置２０の技術は、周囲の流体を利用して、流体排出装置１２に輸送される流体流を増幅する。冷却装置２０は、変圧器の少なくとも１つのOAEHEに強力かつ強化された流体流を効果的に提供すると結論付けられる。

【0032】

図３は流体排出装置１２の断面を示す。流体排出装置１２の出口cにおける流体流、例えば図３に示された空気流の速度は、非常に高く、例えば＞１５m／sである。寸法a、b、およびθの関係は、OAEHEに対して最小の均質な流体流Hを得ようと試みるように配置される場合がある。

【0033】

図４は、本明細書のいくつかの実施形態による、追加のホース２１を有する流体排出装置１２を示す。ホース２１は、OAEHEに向かう流体流を均質化することができる。漏斗１５の端部は、流体流を誘導および強化し、コアンダ効果を促進するために、屈曲し、鋭くなく丸い滑らかな境界１８を備える場合があり、コアンダ効果は端部の乱流を緩和し、漏斗１５の入口での圧力降下を減少させる。図４は流体排出装置１２の断面Xをさらに示す。

【0034】

次に、本明細書の実施形態による、変圧器内の少なくとも１つのOAEHEを冷却するための冷却装置２０によって実行される方法動作が、図５に描写されたフローチャートを参照して記載される。動作は、以下に述べられる順序で行われる必要はなく、任意の適切な順序で行われてもよい。いくつかの実施形態において実行される動作は、破線のボックスでマークされている。冷却装置２０は、少なくとも１つのインペラ－モータ装置１０と、少なくとも１つの流体管１１と、少なくとも１つの流体排出装置１２とを備える。流体排出装置１２は、少なくとも１つの流体管１１から流体を受けるための流体入口と、少なくとも１つの流体出口とを備える。

【0035】

動作５０１．
冷却装置２０は、少なくとも１つのインペラ－モータ装置１０への濾過された流体流を生成することができる。フィルタは、少なくとも１つの流体管１１および少なくとも１つの流体排出装置１２を通って、少なくとも１つのインペラ－モータ装置１０の中に塵埃および／または粒子を有することを回避するためである。少なくとも１つのインペラ－モータ装置１０は、少なくとも１つの流体排出装置１２から少なくとも３メートルの距離を置いてハウジング１６内に配置される。この分離は、音の発生源を遮音ハウジングに移すことができ、したがって、流体排出装置１２の動作は、従来のブレード付きファンと比較して２０～４０dB低下した音になる。ハウジング１６は、遮音され、断熱され、断熱材料を含み、湿度制御され、防塵性および／または吸音性のうちの１つまたは複数であり得る。

【0036】

動作５０２．
冷却装置２０は、少なくとも１つのインペラ－モータ装置１０を使用して、少なくとも１つの流体管１１に流体流を供給する。少なくとも１つの流体管１１は断熱材料を含む場合がある。冷却装置２０は、複数の流体排出装置１２に流体を供給するように適合された複数の流体管１１を備える場合がある。

【0037】

動作５０３．
冷却装置２０は、少なくとも１つの流体管１１に沿って少なくとも１つの流体排出装置１２の入口に流体流を輸送する。少なくとも１つの流体排出装置１２は、円形、楕円形、長方形、または任意の他の多角形の断面を備える。排出装置１２の流体出口は、排出装置１２の外周に続く。冷却装置２０は漏斗１５を備える。少なくとも１つの流体排出装置１２は、漏斗１５内に配置される場合がある。漏斗１５は、コアンダ効果を促進するために漏斗１５の入口に丸い滑らかな境界１８を備える場合があり、コアンダ効果は端部の乱流を緩和し、漏斗１５の入口での圧力降下を減少させる。

【0038】

動作５０４．
冷却装置２０は、少なくとも１つの流体排出装置１２を介して流体を流れさせる。

【0039】

動作５０５．
冷却装置２０は、少なくとも１つのOAEHEの方向に少なくとも１つの流体出口を通って流体流を排出、例えば放出する。流体排出装置１２は、ベルヌーイ効果に起因して列挙された量だけ流体流の列挙された物理的特性を変更するほど狭くなるように設計された少なくとも１つのスリットを備える場合があり、冷却装置２０は、OAEHEを冷却するために少なくとも１つのOAEHEの方向にスリットを通して流体を排出することができる。

【0040】

動作５０６．
冷却装置２０は、供給された流体流を強化および／または均質化するために、ホース２１または第２の流体排出装置を用いて流体排出装置１２の軸方向領域にさらなる流体流を加えることができる。第２の流体排出装置は、流体排出装置１２よりも小さくてもよい。すなわち、第２の流体排出装置の最大断面寸法は、流体排出装置１２の最大断面寸法よりも小さくてもよい。

【0041】

いくつかの実施形態によれば、冷却装置は、少なくとも１つの流体排出装置１２の機能を検証するために視覚装置を備える場合がある。視覚装置は、例えば、流体排出装置１２が詰まった場合に有用であり得る。

【0042】

その結果、本明細書の実施形態は、少なくとも１つの接続されたインペラ－モータ装置１０と、流体管１１と、強力な流体流を放出する流体排出装置１２とを備える冷却装置２０をこのように提供する。インペラ－モータ装置１０は、保護および遮音される場合があり、かつ／または断熱され、湿度制御され、防塵性および吸音性チャンバであり得るハウジング１６の内部に配置される。流体管１１は、堅牢で断熱性の材料から作られる場合がある。堅牢かつ断熱性の材料の例は、炭素繊維などの強化材を含む場合があるポリマー複合材料である。堅牢性のために、流体管１１は、コンクリートによって覆われた金属から作られる場合もある。流体排出装置１２は、円形、楕円形、長方形、または任意の他の多角形の断面を有する。排出装置１２の流体出口は、排出装置１２の外周に続く。流体排出装置１２の出口は、流体が出て冷却されるために装置に向かう狭いスリットを備える場合がある。

【0043】

表１．冷却装置２０は、最先端の解決策を適用することによってもたらされた問題を解決する。

【0044】

【表1】

【0045】

本明細書の実施形態は、大型電力変圧器への外部冷却を提供する。標準的なファンを使用する最先端の方法は、高い騒音を発生させ、複雑な構造を有し、重く、メンテナンスが困難である。提案された冷却装置２０は、単純、軽量、かつメンテナンスが容易である。また、冷却部位に可動部品をもたないので静かである。後者は、遮音され得るハウジング内に限定されたインペラモータ装置１０からの流体排出装置１２の分離によって可能である。本明細書の実施形態はベルヌーイ原理に基づき、それにより、インペラ－モータ装置１０によってもたらされる入口流体流量の大きさを一桁以上大きく増加させることが可能になる。

【0046】

図６ａ～図６ｆはいくつかの実施形態による概略図を示し、大型電力変圧器のタンクの外部のOAEHE、例えばラジエータまたは冷却グループに冷却装置２０を適用するときの様々な可能な実施形態を示す。図６ａは、水平冷却装置２０を有するバッテリ上のラジエータを示す。図６ｂは、垂直冷却装置２０を有するバッテリ上のラジエータを示す。図６ｃは、水平冷却装置２０を有するヘッダ上のラジエータを示す。図６ｄは、垂直冷却装置２０を有するヘッダ上のラジエータを示す。図６ｅは、水平冷却装置２０を有するタンク上のラジエータを示す。図６ｆは、垂直冷却装置２０を有するタンク上のラジエータを示す。

【0047】

図７はいくつかの実施形態による図を示し、出口体積流量は、様々な流体排出装置１２のサイズに対する入口体積流量の関数である。縦軸の大きい数字は、大型流体排出装置１２が非常に良好な冷却流量を提供することを示す。

【0048】

図８はいくつかの実施形態による概略図を示し、異なる空気流量A、B、Cを有する３つの冷却流体排出装置１２を示す。OAEHEの上部は下部よりも高温なので、上部流体排出装置１２、例えば上部リングにより多くの流体流を与えるように流体管１１を設計することが可能である。いくつかの実施形態によれば、３つの相互接続された流体排出装置１２を使用することが可能であり得る。高い圧力降下を回避するために、流体管１１の移行は滑らかであり得る。

【0049】

図９ａはいくつかの実施形態による概略図を示し、中央領域の流体流を補償する１つの方法は、流入する流体流を中央ホースと共有して分割することである。（左下）。これは、図９ｂの比較グラフに示されたように実験的に立証されている。

【0050】

本明細書の実施形態の利点および利益は以下の通りである。
・流体排出装置１２のサイズは流体流量に比例する（柔軟性：冷却の増加が必要になったときにサイズ変更することができる）。

【0051】

・インペラ－モータ装置１０のサイズは流体流量に比例する（柔軟性：冷却の増加が必要になったときに利用することができる）。

【0052】

・流体排出装置１２の軸に沿った追加のホース２１は、流体流量および流れの均質性を高めることができる。

【0053】

・冷却装置２０に必要な電力は、増倍率がOAEHEを冷却するために必要な流量に対処するので、従来のブレード付きファンと比較して小さい。

【0054】

・一時的な過定格状況では、必要に応じて、拡張された冷却流体流の範囲を効果的に生成することができる。

【0055】

・冷却装置２０は、屋外環境において非常に効率的である。
・インペラ－モータ装置１０は、流体排出装置１２から分離することができ、インペラ－モータ装置１０に由来する遮音などの有益な動作を実現することを可能にする。

【0056】

・音は、従来のファン（約７０dB）に対して少なくとも２５dB低減される。騒音は変圧器にとって重要な問題である。騒音を低減することにより、変圧器を住宅地などの近くに設置することが可能になる。

【0057】

・インペラ－モータ装置１０と流体排出装置１２を分離することにより、雪、雨、雷、嵐などの厳しい環境条件から、可動部品、例えばインペラ－モータ装置１０を保護することも可能になる。

【0058】

・材料、例えば金属および／または複合材の選択の柔軟性。
・可動部品がない冷却装置２０の堅牢な構造。

【0059】

・冷却装置は裂開および装着可能な構成要素をもたないので、信頼性が高く、したがってブレード付きファンよりもはるかに長い寿命を期待することができる。

【0060】

・冷却装置２０は、清掃の困難さを引き起こす粉塵沈着をもたない。
・冷却装置２０は、広範囲の気候温度（－４０℃～＋６０℃）で動作することができる。

【0061】

・冷却装置２０は、あまり修正することなく標準的なファンに置き換えることができる。

【0062】

・ラジエータなどのOAEHEの場合、冷却装置２０は垂直流体流（自然対流）を遮断しない。冷却装置２０を既存のOAEHEの下に設置して、冷却範囲を増加させることができ（強制対流）、それにより、既存の変圧器の電力定格を増加させることが可能になる。強制対流を実現するためにOAEHEの下に冷却装置２０を適用することにより、ラジエータONANおよびOFANは、それぞれ、ONAFおよびOFAFに変わることができる。

【0063】

・インペラ－モータ装置１０は、流体排出装置１２から分離され、変圧器から離れて配置されるので、一定の新鮮な流体が循環し、したがって変圧器の周りの流体の加熱が防止される。

【0064】

・冷却装置２０は、設置面積を削減したOAEHEの新しい設計を可能にすることができる。

【0065】

・効率的な冷却のためにサンドイッチ状の構成で互いに対向する２つの冷却装置２０（一方は大きく、他方は小さい）は、より高くより均質の流れ分布を可能にする。

【0066】

・複数の冷却装置２０は、流体ダクト分岐システムを介して強力な単一のインペラ－モータ装置１０から供給することができる。

【0067】

・必要に応じて、漏斗１５またはフローディレクタをフローガイドとして接続することができ、すべての流体がOAEHEを通過することを確実にする。

【0068】

・改善された冷却効率が外部OAEHEサイズを縮小することにより、変圧器の全体的な重量が減少する。

【0069】

・より良好な外部冷却効率のために、変圧器の冷却に必要なオイルを減らすことができる。

【0070】

・簡単かつ容易な製造。
・ほとんどの構成要素がカプセル化され、メンテナンス作業中の個人のリスクが除去されるので、メンテナンスが減少する。

【0071】

・人間および／または動物にとって安全である。
任意の態様の任意の特徴は、適切な場合はいつでも、任意の他の態様に適用され得ることに留意されたい。同様に、任意の態様の任意の利点は、任意の他の態様に適用され得る。

【0072】

一般に、特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、本明細書で特に明示的に定義されない限り、技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。「要素、装置、構成要素、手段、ステップなど」へのすべての言及は、特に明記されない限り、要素、装置、構成要素、手段、ステップなどの少なくとも１つの例を指すものとして公に解釈されるべきである。本明細書に開示された任意の方法のステップは、明記されない限り、開示された正確な順序で実行される必要はない。本開示の異なる特徴／構成要素に対する「第１の」、「第２の」などの使用は、その特徴／構成要素を他の同様の特徴／構成要素から区別することのみが意図され、その特徴／構成要素にいかなる順序または階層も付与しない。

【0073】

前述の説明および添付の図面は、本明細書に教示された方法の非限定的な例を表すことが諒解されよう。そのため、本明細書に教示された技法は、前述の説明および添付の図面によって限定されない。代わりに、本明細書の実施形態は、以下の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物によってのみ限定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図6e】

【図6f】

【図7】

【図8】

【図9a】

【図9b】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変圧器内の少なくとも１つのオイル対空気外部熱交換器OAEHEを冷却するための冷却装置（２０）であって、前記冷却装置（２０）が、
少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）と、
少なくとも１つの流体管（１１）と、
前記少なくとも１つの流体管（１１）から流体を受けるための流体入口、および前記OAEHEに向かって均一に分配された流体流を生成するように配置された少なくとも１つの流体出口を備える少なくとも１つの流体排出装置（１２）と
を備え、
前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）が、前記少なくとも１つの流体管（１１）を介して前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）の前記入口に流体を供給し、前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）を介して前記流体を流れさせるように適合され、前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）が、前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）から少なくとも１メートルの距離を置いてハウジング（１６）内に配置される、冷却装置（２０）。

【請求項2】

複数の流体排出装置（１２）に流体を供給するように適合された複数の流体管（１１）を備える、請求項１に記載の冷却装置（２０）。

【請求項3】

前記流体排出装置（１２）が、ベルヌーイ効果に起因して列挙された量だけ前記流体流の列挙された物理的特性を変更するほど狭くなるように設計された少なくとも１つのスリットを備える、請求項１または２に記載の冷却装置（２０）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）が、円形、楕円形、長方形、または任意の他の多角形の断面を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項5】

前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）が漏斗（１５）内に配置される、請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項6】

前記漏斗（１５）が、コアンダ効果を促進するために前記漏斗（１５）の入口に丸い滑らかな境界（１８）を備え、コアンダ効果が端部の乱流を緩和し、前記漏斗（１５）の前記入口での圧力降下を減少させる、請求項１～５のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項7】

前記ハウジング（１６）が、遮音され、断熱され、断熱材料を含み、湿度制御され、防塵性および／または吸音性のうちの１つまたは複数である、請求項１～６のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項8】

前記少なくとも１つの流体管（１１）が断熱材料を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項9】

前記供給された流体を強化および／または均質化するように配置されたホース（２１）、ならびに／もしくは第２の流体排出装置をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項10】

前記第２の流体排出装置の最大断面寸法が、前記流体排出装置（１２）の最大断面寸法よりも小さい、請求項１～９のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項11】

前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）の機能を検証するために視覚装置をさらに備える、請求項１～１０のいずれか１項に記載の冷却装置（２０）。

【請求項12】

変圧器内の少なくとも１つのオイル対空気外部熱交換器OAEHEを冷却するための冷却装置（２０）によって実行される方法であって、前記冷却装置（２０）が、少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）と、少なくとも１つの流体管（１１）と、前記少なくとも１つの流体管（１１）から流体を受けるための流体入口および少なくとも１つの流体出口を備える少なくとも１つの流体排出装置（１２）とを備え、前記方法が、
前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）を使用して、前記少なくとも１つの流体管（１１）に流体流を供給すること（５０２）と、
前記少なくとも１つの流体管（１１）に沿って前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）の前記入口に前記流体流を輸送すること（５０３）と、
前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）を介して前記流体を流れさせること（５０４）と、
前記少なくとも１つのOAEHEの方向に前記少なくとも１つの流体出口を通って前記流体流を排出すること（５０５）と
を含み、
前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）が、前記少なくとも１つの流体排出装置（１２）から少なくとも１メートルの距離を置いてハウジング（１６）内に配置される、方法。

【請求項13】

前記少なくとも１つのインペラ－モータ装置（１０）への濾過された流体流を生成すること（５０１）をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記供給された流体流を強化および／または均質化するために、ホース（２１）または第２の流体排出装置を用いて前記流体排出装置（１２）の軸方向領域にさらなる流体流を加えること（５０６）をさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。

【国際調査報告】