JPS644333B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は凝縮性を有する冷媒液と非凝縮性を
有する絶縁性の冷媒ガスとを用いて絶縁冷却を行
うガス絶縁電気機器、例えば変圧器、リアクトル
等に関するもので、特にこのようなガス絶縁電気
機器の冷却装置の改良に関するものである。

〔従来技術〕

以下、ガス絶縁電気機器として変圧器を例にと
つて説明すると、従来のガス絶縁変圧器は、第１
図に示すように、巻線及び鉄心からなる変圧器本
体すなわち電気機器本体１はタンク２内に収納さ
れ、タンク２内には例えばSF₆ガスのような非凝
縮性絶縁ガスと冷媒液の蒸気との混合した混合冷
媒ガス３と使用温度圧力範囲で蒸発・凝縮性を有
する冷媒液４が封入されている。タンク２は冷媒
ガス冷却器６と連通し、この連通路に混合ガス循
環用ブロア５が置かれている。タンク２の下部に
は冷媒液循環ポンプ７があつて配管でタンク２の
上部にある冷媒液散布器８すなわち冷媒液供給量
に冷媒液を供給するように接続されている。

従来のガス絶縁変圧器は上記のように構成さ
れ、タンク下部に溜まつた冷媒液４は散布器８に
より変圧器本体１上に散布され、散布された冷媒
液は変圧器本体１に発生する損失熱（銅損及び鉄
損）により一部は蒸発し、一部は液温が上昇する
ことにより、熱伝達されたあと、液の自重及びブ
ロア５の風圧によりタンク下部に至り再び溜ま
る。その後混合ガス３はブロア５により吸引さ
れ、冷媒ガス冷却器６を通過する際冷却され、変
圧器本体１の発熱を大気中に放出する。同時に冷
媒液の蒸気は凝縮液化してタンク下部に戻り、ガ
スは温度が下つてブロア５を経由してタンク２内
へ圧送される。一方冷媒液４はポンプ７により散
布器８から再び変圧器本体１へ散布される。太矢
印９は送ガス方向を、細矢印１０は送液方向を示
す。以上のような変圧器は冷媒液の蒸発・凝縮に
よる冷却に重点を置いたもので、散布方式の蒸発
冷却式ガス絶縁変圧器として公知である（例えば
三菱電機技報Vo1.56，No.12，1982）。

更に第２図は従来の上記ガス絶縁変圧器の他の
一例を示し、タンク２は冷媒液冷却器１１に接続
されている点を除き、タンク内及びポンプ７、散
布器８の構成は第１図のものとほぼ同様である。
散布器８により変圧器本体１に散布された冷媒液
は一部は蒸発し、一部は液温が上昇して本体から
熱伝達されたあと、液の自重によりタンク２の下
部に至る。そして再びポンプ７により散布器８に
送られるが、この途中で冷媒液冷却器１１により
冷却されて液温が下るとともに、変圧器本体の発
生熱を大気中へ放出し、しかる後再び散布器８か
ら散布されて本体１及び混合ガス３を冷却する。
このように第２図のガス絶縁変圧器は冷媒液温の
上昇・低下による熱伝達に重点を置いたもので、
例えば公開特許公報昭56―107527により公知であ
る。

第３図は第１図のものと第２図のものを組合わ
せたガス絶縁変圧器で、符号１〜12で示す部材は
第１及び２図と全く同じである。このように構成
すると、上記の２つの変圧器の特徴を合せもち、
冷媒液の蒸発潜熱及び冷媒液の顕熱（液温変化に
よる熱交換）の双方を利用して冷却を行うガス・
液冷却変圧器ということができる。変圧器本体１
及び混合冷媒ガス３及び冷媒液４の温度が高い場
合には冷媒ガス冷却器６による冷却が有効に作用
し、反対に冷媒の温度が比較的低い場合には冷媒
液冷却器１１が有効に作用するという特徴をもつ
ている。しかし、第３図に示すように構成された
ガス・液冷却変圧器においては、冷媒ガス冷却器
６、及び冷媒液冷却器１１がそれぞれ別個のユニ
ツトとして作られるため、その設置場所が大きく
なるという欠点がある。このような変圧器の冷却
器は通常タンク２に取付けられるなどして、変圧
器の周囲に配置されることが多いが、変圧器の周
囲には冷却器群の他高中低圧線路端子や中性点端
子、エレフアントケースやケーブル接続部、タツ
プ切換器、同操作機構等が配置される。従つて、
冷却器群の占めるスペースが大きくなると、上記
のような他装置の配置の自由度を制限することに
なり、変圧器全体の周長や床面積を増加させる結
果となる欠点があつた。また第１〜３図には図示
しなかつたが、冷媒ガス冷却器６、冷媒液冷却器
１１にそれぞれ大気を循環させるフアンを備える
変圧器にあつては、これらのフアンが冷媒ガス冷
却器用、冷媒液冷却器用にわかれているため、全
体のフアンの台数が増加し、従つて補機類の増加
や騒音の増大につながる欠点もあつた。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のガス・液冷却
ガス絶縁電気機器の欠点にかんがみてなされたも
ので、上記の欠点を除去し、軽量、小形でしかも
低補機損失、低騒音のガス・液冷却ガス絶縁電気
機器を提供することを目的としている。この発明
のガス絶縁電気機器は機器タンク内で発生した熱
を外気に交換する混合ガス冷却部及び冷媒液冷却
部を一体化したガス・液冷却器を備えることを特
徴とし、冷却器を一体化することにより、小形軽
量化し、これによつてガス絶縁電気機器全体を軽
量小形化し、低補機損失で低騒音のガス・液冷却
電気機器が得られるものである。

〔発明の実施例〕

以下、図示する実施例について、この発明を詳
細に説明する。

第４図に示すように、この発明においては、ガ
ス・液冷却器１２は混合ガス冷却部１２Ｇと冷媒
液冷却部１２Ｌとを一体構成として備え、共通の
フアン１３で冷却風の循環を行うようにしてい
る。フアン１３は必要でない場合もありうる。混
合ガス冷却部１２Ｇはブロア５を持つ配管でタン
ク２と連結し、冷媒液冷却部１２Ｌは、ポンプ７
を有する配管でタンク２の下部の連結し、上部を
タンク２内の散布器８に連結していることは第１
〜３図の従来の装置と同様である。

ガス・液冷却器１２の内部は混合ガス冷却部１
２Ｇと冷媒液冷却部１２Ｌとが分離されて配置さ
れ、（場合によつては混在して配置され）、フアン
１３により大気が両者を共通に循環し、混合ガス
冷却部１２Ｇには混合冷媒ガス３が流れ、冷媒液
冷却部１２Ｌには冷媒液４を流して、冷却が行わ
れる。また第４図には示していないが、防音風洞
が必要な場合、これも共用フアン１３とともに、
混合ガス冷却部１２Ｇと冷媒液冷却部１２Ｌとに
共通に一体化して設ける。

このように構成されたガス・液冷却器において
は、混合ガス冷却部及び冷媒液冷却部の両冷却部
が一体化されているので、架台、取付構造物等が
簡素化され、冷却器重量が低減できる。またフア
ンを用いるものにあつては、冷媒液冷却部１２Ｌ
を通過した空気の温度上昇により混合ガス冷却部
１２Ｇの熱伝達率が大きくなつているので、冷却
表面積を縮小するか、あるいはフアン台数または
容量を低減することができる。従つて、防音風洞
も共通である上、フアン台数低減により、小形軽
量化、低騒音化ができ、冷却器全体、ひいては電
気機器全体の総重量低減、補機損失低減、騒音低
減、設置面積縮少等が達成できる。

なお、第４図の実施例では、冷媒液冷却部１２
Ｌを混合ガス冷却部１２Ｇよりも大気循環の上流
側に置いた場合を示しているが、電気機器すなわ
ち変圧器の運転温度及び使用冷媒の種類等によ
り、ガス冷却熱量と液冷却熱量の比率に応じて、
上記の配置を逆にする場合もありうることは言う
までもない。

第５図はこの発明の他の実施例を示し、符号１
〜１３で示す部材は第３図及び第４図に示す部材
と同一である。この第５図の実施例が第４図の実
施例と異るところは、ガス・液冷却器１２内での
冷媒液の送液方向（細矢印１０）と混合ガスの流
ガス方向（太矢印９）とは反対方向になるように
混合ガス冷却部１２Ｇと冷媒液冷却部１２Ｌとを
配置し、かつ外部の配管も逆止弁１４を有する戻
し回路を用いて、そのように配管した点である。

このように構成することにより、液の高温部と
ガスの低温部とが、かつ液の低温部とガスの高温
部とがそれぞれ同じ高さにあり、外気に対する放
熱を平均化し、より効率の高い冷却が可能にな
り、一層冷却器が軽量小型化されうる効果があ
る。なお、混合ガス冷却部１２Ｇで凝縮した冷媒
液は自重により逆止弁１４を持つ戻し回路を通つ
てタンク下部の冷媒液溜りに流入する。

以上の実施例の説明はガス絶縁ガス・液冷却変
圧器に適用した場合を述べたが、この発明はその
他の例えばリアクトルやコンデンサ等のようなガ
ス絶縁電気機器にも適用できることは言うまでも
ない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ガス冷却器
と液冷却器の双方を要する電気機器の両冷却器を
一体化し、フアンを共通にし、防音風洞も一体化
したので、冷却装置の軽量、小形化、機器据付面
積の縮少化のほか、補機損失の低減、騒音の低減
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス絶縁変圧器の一例を略示す
る断面図、第２図は従来のガス絶縁変圧器の他の
例を略示する断面図、第３図はガス・液冷却変圧
器の概念を示す断面図、第４図はこの発明のガス
絶縁電気機器の一実施例を略示する断面図、第５
図はこの発明の他の実施例の断面図である。 １……変圧器本体、２……タンク、３……混合
冷媒ガス、４……冷媒液、５……混合ガス循環用
ブロア、６……冷媒ガス冷却器、７……冷媒液循
環用ポンプ、８……冷媒液散布器、９……送ガス
方向を示す太矢印、１０……送液方向を示す細矢
印、１１……冷媒液冷却器、１２……ガス・液冷
却器、１２Ｇ……混合ガス冷却部、１２Ｌ……冷
媒液冷却部、１３……フアン、１４……逆止弁。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気機器本体と、この本体を収納するタンク
   と、上記電気機器本体を冷却するため上記タンク
   内に封入された絶縁性を有する非凝縮性冷媒ガス
   及び蒸発・凝縮性の冷媒液と、上記冷媒ガスと上
   記冷媒液の蒸気との混合ガスを循環するブロア
   と、上記冷媒液を循環させ上記本体へ供給するポ
   ンプ及び供給装置を備えるガス絶縁電気機器にお
   いて、上記タンク内で発生した熱を外気に熱交換
   する上記混合ガス冷却部及び上記冷媒液冷却部か
   らなりかつこれらを一体化したガス・液冷却器を
   備えることを特徴とするガス絶縁電気機器。 ２ ガス・液冷却器が混合ガス冷却部及び冷媒液
   冷却部共用のフアン及び防音風洞を備えているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガス
   絶縁電気機器。 ３ ガス・液冷却器が送ガス方向と送液方向とが
   互に反対方向である混合ガス冷却部と冷媒液冷却
   部とを備えかつ混合ガス冷却部で凝縮した冷媒液
   をタンク下部へ戻す配管及び弁等からなる戻し回
   路を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載のガス絶縁電気機器。