JPS607371B2 - 放熱容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、放熱容器、特に油入電気機器における放熱
容器に関する。

油入電気機器における種々のタイプの放熱容器の中で、
最も効率のよいとされる放熱容器の一つに、金属薄板に
よって、冷却媒体の絶縁油を流すための流路を形成し、
この流路の形成された金属薄板を溶接して管状となして
、これを単位放熱体とし、この放熱体を管寄せなどによ
って、複数個集合し、これらを互いに溶接して密封した
パネル型の放熱容器がある。

この種の放熱容器をたとえば変圧器などの放熱器として
使用した場合には、その変圧器などとの接合部が相当な
長さとなるため、非常に多くの作業工数を要すとともに
、品質上の面でも溶接部の不具合などによって油漏の生
ずる可能性が多く、この熔接密封時の作業に細心の注意
を要し、作業時間のロスが目立つ。

近時、これらの欠点を解消するため、変圧器の中央部外
周に、油を循環させるための単位放熱リブを多数設けた
放熱容器が用いられている。

この単位放熱リブを有する変圧器の容器の一例を第Ｉ図
及び第２図に示す。放熱リブ１は鋼帯を波状に連続して
折曲げ、その幅方向両側に位置する関口端部をスクイズ
加工しかつ溶接４を施して袋状に構成した複数個の単位
放熱リブを有している。

放熱容器は、上部側板５、下部側板６および底板８を、
たとえば形鋼などからなる骨材７にそれぞれ溶接して枠
体を形成し、この枠体の各側面に、放熱リブ１をそれぞ
れ配設し、これら各放熱リブ１の周囲を、上部側板５、
下部側板６および骨村７に、それぞれ溶接９，１０を施
して構成される。

この放熱容器の放熱作用は、単位放熱リブｌａの袋状内
部を油が循環し、その油に吸収された熱が、単位放熱リ
ブｌａの表面で、外気と熱交換することによって行なわ
れる。この熱交換の効率を高めるには、単位放熱リブｌ
ａ内での油の循環抵抗および互に隣接した単位放熱リブ
ｌａ間の放熱の干渉が小さい程よい。したがって、第３
図に示すように、単位放熱リブｌａの油の循環部ｌｂの
中ｂおよび各単位放熱リブｌａ間のピッチＰが大きい程
、放熱容器の熱交換効率が高くなる。しかしながら、変
圧器などのおける放熱容器は、その発生熱を、ある一定
の限られた空間内部で放熱しなければならないので、単
位放熱リブ個々の放熱効果を犠牲にしても、放熱容器全
体としての放熱量を確保するために、単位放熱リプｌａ
のピッチＰは許容できる範囲で小さく設計される。すな
わち、放熱容器全体としての放熱量を高めるためには、
単位放熱リブｌａのピッチＰをできるかぎり小さくする
ことが望ましい。

しかしながら、単位放熱リブｌａの成型加工の面からみ
れば、そのピッチＰが小さいほどその加工が困難となる
ため、ピッチＰの設定にも自ずと制約がある。

たとえば、鋼帯を波状に折曲げ加工して単位放熱リブｌ
ａを形成したのち、その両側端部３（第２図参照）をス
クイズ加工する際、互いに隣接する各単位放熱リブｌａ
間の基部の両側端部ｌｃに張力が加わり、この部分が冷
間加工を受ける。

この袷間加工には、鋼帯の伸び特性によって自ずと限界
があり、この伸び特性を超えて加工すると材料が破壊し
、放熱リブーが使用に供し得なくなる。この袷間加工を
受ける部分ｌｃの耐加工性は、鋼帯の伸び特性と、この
被加工部ｌｃの長さと、その加工量によって決定される
。すなわち、被加工部ｌｃの加工前の長さをｃとした場
合、その加工後の長さはｃ十ｂとなるから、被加工部ｌ
ｃの伸びＥは、次の‘１１式で表わされる。

Ｅ＝亭 ‐‐‐‐‐‐（１） ここで、被加工部ｌｃは、単位放熱リブｌａの両側端部
３のスクイズ加工によって、伸びどが、鋼帯素材の伸び
の限界値ごｏを上まわったとき、破壊されることになる
。

したがって、被加工部ｌｃが、上述のスクイズ加工によ
って破壊を起こさないようにするためには、スクイズ加
工による伸びごｏと、素材の伸びの限界値ごとの間に、
ごｏ＞どの関係が成立する必要がある。

よって「被加工部ｌｃの加工前の長さｃは、次の関係を
満足する必要がある。

Ｃ＞号 ‐．・・．・（２） この被加工部ｌｃの加工前の長さｃは、鋼帯の板厚をｔ
、単位放熱リプ１ａの折曲部の曲率半径をｙとしたとき
、Ｃ＝Ｐ−ｂ−（３−−穿）ｔ −（２−ノ亥）ｙ側”【３’ の式に置き換えることができる。

この制式を■式に代入して整理すると、ｐ＞（★＋・）
ｂ十（３−多）ｔ ＋（２−ゾ亥）ｙ…”【４｝ となる。

【２｝式の関係を満足させるためには、被加工部ｌｃの
加工前の長さｃを十分大きくすればよく、この長さｃを
大きくするためには、【３’式から明らかなように、ピ
ッチＰを大きくするか、油の循環部ｌｂの中ｂ、曲率半
径ｙおよび板厚ｔをそれぞれ小さくすればよい。しかし
ながら、ピッチＰは前述の通り、できるかぎり小さく設
定する必要があり、油の循環部ｌｂの中ｂも、これを必
要以上に小さくすると、単位放熱リブｌａの折曲げ成形
加工用の金型の強度および油の循環抵抗の増加に伴う放
熱効率の低下を招くため、あまり小さくできない。

また、曲率半径ｙは、板厚ｔによって自ずから限定され
るため、これのみを小さくすることはできず、さらに、
鋼帯の板厚ｔも、放熱リブ１の強度およびその溶接作業
性などの点からみて、必要以上小さくできない。

したがって、放熱リブーの各部の寸法を、それぞれの下
限値に設定した場合のピッチＰの下限値Ｐ，は、｛４ー
式から、Ｆ・＝（」・）ｂ十（３−鉾）ｔど○ 十（２−ノ夏）ｙ……‘５） となる。

このピッチの下限値Ｐ，は、この｛５｝式から明らかな
ように放熱リブ１の素材の伸びの限界値ごｏおよびその
各部の寸法によって自ずから決定される。

したがって、放熱リブ１の材質の選定後は各単位放熱リ
プｌａのピッチＰを必要以上小さくできなくなるので、
その熱交換効率の面から、ピッチＰの設定を行うことが
事実上困難となる。このピッチＰが、外的要因で決定さ
れることは、放熱容器の設計上大きなマイナスとなる。
この発明は、上述の点に鑑み、各単位放熱リブのピッチ
をより小さくすることにその目的がある。

したがって、この発明によれば、単位放熱リブｌａのピ
ッチが、上述の下限値Ｐ，より小さな放熱リブを有する
熱交換効率の高い放熱容器が提供される。すなわち、こ
の発明は、単位放熱リブ１ａの形成されるがわに、放熱
リブーの両側端部の被加工部ｌｃ（第２図参照）を折曲
げて、放熱リブ１の両側端部を、その基部（中腹部）に
対して外方に懐斜させることを特徴としている。

第４図，第５図および第６図は、この発明によって提供
される放熱リブ１の、部分側面図およびその平面図と、
部分拡大図をそれぞれ示している。

上述の放熱リプ１の両側端部の頃斜によって生じる、そ
の基部に対する端部の変位量をｈとすると、第６図に示
すように、放熱ＩＪプ１の両側織部に傾斜を設けて、単
位放熱リブｌａの両側端部のスクイズ加工を行なった場
合（実線部分）と、従来の方法で、同部のスクイズ加工
を行なった場合（鎖線部分）とでは、前者の方が、放熱
リブ１の端部の伸び量を、変位量ｈの２倍分、減少させ
ることができる。したがって、放熱リプ１の端部の伸び
ご，はこの伸び量のその加工前の長さに対する百分率で
表わされるから、ｔｌ｝式からｂ−が
．．．・的となる。

この伸びご，も｛１ー式のどと同様、鋼帯の伸びの限界
値ごｏとの間にごｏ＞ご．の関係が成立する必要がある
。よつて、 ご。

＞器毅 ．・・‐．・（７）となり、この【７
｝式に｛３｝式を代入して整理すると、Ｐ＞（↓＋・）
ｂ十（３−李）ｔご○ 十（２−風ｙ−２（ウ十・）ｈ．．．…（８｝となる。

この‘８｝式と、前記の｛４ー式とを比較して明らかな
ように、この発明によって提供される放熱リブ１の各単
位放熱リブｌａのピッチＰは、２（一Ｌ＋ご○１）分だ
け、従来の放熱リブのピッチＰの下限値Ｐ，よりも、さ
らに小さくすることが可能となる。

しかしながら、上述の放熱リブ１の基部に対する端部の
変位量ｈ‘ま、各単位放熱リブｌａのピッチを小さくす
る重要な因子となる反面、放熱リブーの周囲を、上部側
板５、下部側板６および骨村７などに溶接する際、放熱
リプ１の端部に形成した傾斜が、その被溶接部に対して
ギャップを生じさせることになるので、変位量ｈを安易
に大きくすることはできない。すなわち、上述の各溶接
部は、放熱容器の油漏を防止するために、その溶接によ
って確実に密封する必要がある。

ところが放熱リブ１は、一般に経済性を考慮して、比較
的薄い鋼帯が使用され、上部側板６および骨材７などは
、放熱容器の剛性を考慮して、放熱リブ１に使用される
鋼帯の２〜３倍以上の厚さを有する鋼材が使用される。
たとえば、放熱リブ１に１．２側の厚さの鋼帯が使用さ
れた場合、通常その他の部分の部材には、３．２側の厚
さの鋼材が使用される。一般に、比較的薄い板材のアー
ク溶接は困難とされているが、近年、シールドガスの進
歩や溶接電源特性の改良などによって、比較的容易にな
りつつある。

しかしながら、溶接される部材の、溶接部における重な
り部分のギャップが大き過ぎる場合の溶接においては、
薄い方の板材が溶け落ちるため、連続溶接が不可能とな
る。このため、上述した放熱容器を製作する際の、放熱
リブーの周囲部と、上部側板５、下部側板６および骨材
７との個々の重なり部分のギャップの大きさには、ある
程度の制限があり、放熱容器のように高い気密性の要求
される溶接を行うには、上述のギャップの大きさが、放
熱リブ１の板厚ｔに対して、それと同等ないし享ｔ以下
の大きさでなければならないことが実験的に確かめられ
た。したがって、前述の変位量ｈは、少なくとも鋼帯の
厚さｔよりも小さい必要がある。

ここでかりに変位量ｈを厚さｔと等しくした場合の、加
工可能な各単位放熱リブｌａのピッチの最小値Ｐ２は【
８｝式より、Ｐ２＝（上十・）ｂ十（・−芋−２上）ｔ
ご。

ご○十（２−ノ亥）ッ……【９１ となり、■式のＰ，より、はるかにづ・さくなる。

この発明の今一つの大きな特徴は、前述のように放熱リ
ブ１の両側端部を、単位放熱リプｌａを形成したがわに
煩斜ごせたことによって、上記の‘９｝式で示す各単位
放熱リブｌａのピッチの下限値Ｐ２よりも、さらに小さ
なピッチを有する放熱リブ１の提供を可能にするととも
に、この放熱リブ１と、その被溶接部ととの溶接が極め
て容易に行うことのできる放熱容器を提供し得ることに
ある。すなわち、第１図を参照して述べたように、上部
側板５と、底板８を有する下部側板６とを骨材７に溶接
して、枠体を構成する際に、第７図に示すように、骨村
７の上、下の各様部を、上部側板５および下部側板６の
内側に位置させて、骨材７とこれら各側板５，６との間
に段菱ｉを設け、この段差ｉを設けることによって、放
熱リブ１の両側端部の煩斜部が、各側板５，６に、放熱
リブーの中央部（腹部）が骨材７にそれぞれ密着する構
造となる。したがって、上記の段差ｉの寸法を放熱リブ
１の傾斜部の変位量ｈに見合った値にすることによって
、変位量ｈは任意の値に設定することが可能となる。よ
って、上記の構造の放熱容器における各単位．放熱リブ
ｌａのピッチＰ３は、変位量をｈ，としたとき、ｔ８｝
式より、Ｆ３ｉ（↓＋・）ｂ＋（３−多）ｔ ご○ 十（２‐ね）ｙ‐２（★十，）ｂ ，．小）となり、こ
こで、変位量ｈ，は、段差ｉとの調整によって、任意の
値を取り得るから、この変位量ｈ，と■式のｈとの間に
ｈ，＞ｈの関係をもたせれば、側式のＰ２と皿式のＰ３
との間にＰ２＞Ｐ３の関係が成立し、各単位放熱リブｌ
ａのピッチがより小さい。

しかもそのピッチをある程度任意に設定できる放熱ＩＪ
ブ１を提供することが可能となる。また、変位量ｈ，は
‘８｝式から、 を満足する範囲で任意に設定可能となる。

また上記構造の場合の伸びご２ は‘３｝，‘６｝式か
らとなり、１１式にｌａ式を代入して整理すると、ご２
ミごｏとなり、上記の放熱リブの加工が可能となること
が証明される。なお、上述の構造における骨材７と、上
部側板５および下部側板６との溶接は、第８図に示すよ
うに、スミ肉溶接１１となるので、骨村７の開先加工を
施さなくても、十分な溶接強度が得られる利点を有して
いる。

また、放熱リプーの両側端部と、各側板５，６との溶接
部も、それらが線接触となるため、密着性がよく、その
溶接が容易になるとともにその油密信頼性も著しく向上
する。

なお、上述の骨材７は放熱容器を構成する側板の一部で
あってもよい。

以上述べたように、この発明によれば、単位放熱リブの
ピッチが、従来のそれよりも４・さし、放熱リプを提供
でき、これによって変圧器などの放熱量を高めることが
できる。

また、放熱量を従釆のそれと同等に設定した場合には、
従釆よりも小型な放熱容器を提供することが可能となる
。さらに、油漏れなどの質的な面においても、パネル型
の放熱器に比べ、溶接長が少なくて済むため、溶接に対
する信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は放熱リブを有する放熱容器の側面図、第２図は
上記放熱リブの部分斜視図、第３図は上記放熱リブの部
分断面図、第４図はこの発明による放熱リブの部分側面
図、第５図はこの発明による放熱ＩＪブの部分平面図、
第６図は上記平面図の部分拡大図、第７図はこの発明に
よる放熱容器の部分側面図、第８図はこの発明による放
熱容器の部分断面図である。 １・・・放熱リブ、ｌａ・・・単位放熱リブ、５，６・
・・側板、７・・・骨材。 弟′図 多２図 多３図 多々図 多づ図 第６図 多７図 多２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼帯を波状に折曲げその幅方向両側に位置する開口
   端部を油密に閉鎖して袋状に構成される複数個の単位放
   熱リブを有するものにおいて、前記鋼帯の両側端部を、
   単位放熱リブが突出されているがわに折曲させたことを
   特徴とする放熱容器。