JPH0249501Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、一方の媒体が漏れても他方へ混入す
ることがなく、かつ熱交換効率の大きい熱交換器
に関する。

Ｂ 考案の概要 この考案は、大径管と小径管とからなる二重管
を介して一方の媒体から他方の媒体へ熱を伝達す
る熱交換器において、 大径管に切欠部を形成して該切欠部を集熱板で
塞ぐとともに該集熱板に小径管を固着することに
より、 一方の媒体が漏れても他方の媒体中へ混入する
ことがなくかつ熱の伝達も効率良く行なわれるよ
うにしたものである。

Ｃ 従来の技術 変圧器やリアクトルなどの静止形電気機器で
は、絶縁性能を向上させて電気機器の小型軽量化
を図るために、機器本体を密閉した筐体内に収納
して筐体の内部に絶縁媒体を充填している。絶縁
媒体としては鉱物性絶縁油が最も多く使用される
が、最近では難燃化不燃化を目的としたシリコン
系合成絶縁油や六弗化硫黄系絶縁ガスも使用され
ている。

これらの絶縁媒体は、電気機器を絶縁する作用
と電気機器の内部損失熱を大気（二次冷却媒体）
中へ放出するための一次冷却媒体としての作用を
果している。即ち、電気機器の内部損失熱は絶縁
媒体から筐体を介して大気中へ放出される。

しかし、内部損失が1KW以上になると、筐体
の外周面のみから大気中へ放熱する自然冷却方式
では冷却効率が不十分であり、そのために専用放
熱器を具えている。静止形電気機器ではメンテナ
ンスフリーにした方が好ましく、専用放熱器とし
ても絶縁媒体を循環させることによつて大気中へ
自然放熱する自然冷却方式とすることが多い。斯
かる専用放熱器では、大気の定圧比熱が約
0.28Kcal／ｍ℃と非常に小さいため、冷却効率を
十分なものにするには電気機器全体に対する専用
放熱器の占める割合を1MVA級で30〜50％、
10MVA級では40〜70％という大きな値にしなけ
ればならず、広いスペースが必要になる。

しかし、地下変電所等では十分なスペースがな
く、自然冷却方式の専用放熱器の設置は困難であ
る。そこで、水冷方式の専用放熱器を具えて占有
面積の削減を図つている。斯かる水冷方式の専用
放熱器として用いられるシエルアンドチユーブ形
熱交換器を従来例１（単管式）及び従来例２（二重
管式）に示す。

第２図に示すのは従来例１としての単管式の熱
交換器の構造図である。絶縁油等の一次冷却媒体
は、供給口１ａからシエル２の内部へ流入し、排
出口１ｂから流出する。一方、水等の二次冷却媒
体は、供給口３ａからヘツダ４ａ内へ流入したあ
と冷却管５ａ，５ｂ等の内部を通つてヘツダ４ｂ
へと至り、排出口３ｂから流出する。排出口管５
ａ及び５ｂを挾んで外側には一次冷却媒体が流
れ、内側には二次冷却媒体が流れるので、冷却管
５ａ及び５ｂを介して一次冷却媒体から二次冷却
媒体へと熱が移動する。つまり、一次冷却媒体が
二次冷却媒体によつて冷却される。

第３図に示すのは、従来例２としての二重管式
の熱交換器の構造図である。第２図の単管式の熱
交換器ではシエル２のフランジ部６ａ，６ｂと冷
却管５ａ，５ｂとの結合部７からシエル２内へ二
次冷却媒体が漏れた場合、一次冷却媒体に二次冷
却媒体が混入して一次冷却媒体の性能が低下する
ので、このようなことが起こらないような構成に
したものである。ちなみに、一次冷却媒体として
の鉱物性絶縁油に二次冷却媒体としての水が0.05
％混入した場合、絶縁耐力が50％も低下する。図
中、一次冷却媒体は供給口８ａからシエル９の内
部へ流入し、排出口８ｂから流出する。一方、二
次冷却媒体は供給口１０ａからヘツダ１１ａ内へ
流入したあと、冷却管１２ａ，１２ｂ等の内部を
通つてヘツダ１１ｂへと至り、排出口１０ｂから
流出する。補助ヘツダ１４ａと１４ｂとの内部が
冷却管１３ａ，１３ｂによつて連通されており、
この冷却管１３ａ，１３ｂの内部に前記冷却管１
２ａ，１２ｂが挿通されている。補助ヘツダ１４
ａ，１４ｂ、冷却管１３ａ，１３ｂの内部は空間
であり、この空間を挾んで一次冷却媒体から二次
冷却媒体へ熱が移動するので、フランジ部１５
ａ，１５ｂと冷却管１３ａ，１３ｂとの結合部１
７から一次冷却媒体が漏れたりフランジ部１６
ａ，１６ｂと冷却管１２ａ，１２ｂとの結合部１
８から二次冷却媒体が漏れても、いずれの媒体も
補助ヘツダ１４ａ内の排出口１９ａ又は補助ヘツ
ダ１４ｂ内の排出口１９ｂから流出する。つま
り、一次冷却媒体に二次冷却媒体が混入したりす
ることなく熱交換が行なわれる。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 ところが、前述のように空間を挾んで一次冷却
媒体から二次冷却媒体へ熱が移動するため、二次
冷却媒体として大きな定圧比熱（990〜
1000Kcal／ｍ℃）を有する水を使用しても自然
冷却方式のものと同程度しか冷却効果がなく、し
かも構造が複雑でコスト高になるという欠点があ
る。

そこで本考案は、斯かる欠点を解消した熱交換
器を提供することを目的とする。

Ｅ 問題点を解決するための手段 斯かる目的を達成するための本考案の構成は、
一方の媒体を循環させるシエル内に気密に大径管
を貫通させるとともに前記大径管内に他方の媒体
を循環させる小径管を挿通させて前記大径管と前
記小径管との間に間隙を形成した熱交換器におい
て、前記シエル内に位置する前記大径管に切欠部
を形成するとともに該切欠部を集熱板で塞ぎ、該
集熱板に小径管を固着したことを特徴とする。

Ｆ 作用 大径管と小径管との間に間隙を有する二重管を
介して一方の媒体から他方の媒体へ熱が伝達する
ので、いずれの媒体が漏れても大径管と小径管と
の間隙へと流れ、相互に混入することはない。一
方、熱伝達効率についてみると、集熱板を大きく
して一方の媒体中へ延長することにより、一方の
媒体から集熱板及び大径管への熱が伝わつてこの
熱が集熱板と小径管との結合部から小径管へと伝
わり他方の媒体へと伝わる。本考案による熱交換
器は二重管式の構造であるが、従来のように間隙
を介してのみ熱が伝わるのではなく結合部を介し
て熱が伝わるので、熱伝達率が従来の二重管式の
ものよりはるかに大きい。

Ｇ 実施例 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図ａは熱交換器の実施例を示す断面図であ
り、第１図ｂは第１図ａの−矢視図である。
図のように、一方の媒体（一次冷却媒体）として
の絶縁油を循環させるためにシエル２０に供給口
２１と排出口２２とが形成されており、供給口２
１及び排出口２２は図示しないポンプ等を介して
電気機器が収納されかつ絶縁油が充填された筐体
等に接続されている。シエル２０の内部には大径
管２３ａ，２３ｂが本実施例では二列となつて貫
通しており、夫々の両端はろう付け又は溶接によ
つて気密にシエル２０に結合されている。そし
て、シエル２０内に位置する夫々の大径管２３
ａ，２３ｂの片側には夫々切欠部２４が形成され
（第１図ｃ参照）、大径管２３ａの夫々の切欠部２
４は一枚の集熱板２６ａで塞がれ、大径管２３ｂ
の夫々の切欠部２４は１枚の集熱板２６ｂで塞が
れている。これらの切欠部での大径管と集熱板と
の結合はろう付け又は溶接により気密に行なわれ
ている。大径管２３ａ，２３ｂの内部には小径管
２７ａ，２７ｂがジグザグ状に形成して挿通され
ている。小径管２７ａ，２７ｂと大径管２３ａ，
２３ｂとの間には間隙２８が形成され、小径管２
７ａ，２７ｂは大径管２３ａ，２３ｂの内部で集
熱板２６ａ，２６ｂにろう付け又は溶接によつて
固着されている。小径管２７ａ，２７ｂは、他方
の媒体（二次冷却媒体）としての冷却水を供給す
る供給手段（図示せず）に接続されている。この
ほか、より熱伝達効率を高めるために本実施例で
はシエル２０の外周面にも冷却管２９ａ，２９ｂ
を固着し、冷却水を流すようにしている。集熱板
２６ａ，２６ｂにフイン等を取り付ければ、更に
熱伝達効率は大きくなる。

次に、斯かる熱交換器の作用を説明する。図示
しないポンプにより、絶縁油を筐体とシエル２０
との間で循環させるとともに小径管２７ａ，２７
ｂの内部及び冷却管２９ａ，２９ｂに冷却水を流
すと、絶縁油の熱は集熱板２６ａ，２６ｂ及び大
径管２３ａ，２３ｂの外表面から集熱板２６ａ，
２６ｂと小径管２７ａ，２７ｂとの結合部を介し
て小径管２７ａ，２７ｂへ伝わり、小径管２７
ａ，２７ｂから冷却水へと伝わる。また、シエル
２０及び冷却管２９ａ，２９ｂを介しても冷却水
へ伝わる。万が一、大径管２３ａ，２３ｂの結合
部から絶縁油が漏れたりあるいは小径管２７ａ，
２７ｂから冷却水が漏れても、これらは間隙２８
へと流出するので、いずれかの冷却媒体が他方へ
混入するというようなことはない。シエル２０等
をタンク３０内に収納するとともにタンク３０の
下部に漏れ検出口３１を設ければ、検出口３１か
らの冷却媒体の流出を検知して漏れを検出するこ
とができる。

本考案は、いずれかの媒体が他方の媒体へ混入
するのを防止する二重管としての機能を具えると
ともに、間隙を介して一方の媒体から他方の媒体
へ熱を伝えるために熱伝達率が小さいという二重
管の欠点を解消したものである。空気の熱伝達率
が0.02〜0.024Kcal／mh℃であるのに対し、純鉄
では58Kcal／mh℃、銅では315〜330Kcal／mh
℃なので、従来例２で示した従来の二重管式のも
のに比べて熱伝達率がはるかに大きいことが理解
できる。大径管、小径管、集熱板としては熱伝達
率の大きい銅や銅系合金を用いるとよい。

なお本実施例では、媒体として冷却を目的とす
る冷却媒体を用いた場合について示したが、加熱
を目的とする加熱媒体を用いることもできる。ま
た、媒体としては液体に限るものではなく、気体
でもよい。このほか、本実施例では一列の大径管
の夫々に一本の小径管が挿通されて直列的となつ
ているが、小径管を分岐させて並列的に夫々の大
径管内へ挿通するようにしてもよい。

Ｈ 考案の効果 以上説明したように本考案によれば、大径管内
に小径管を挿通した二重管において大径管に切欠
部を形成するとともに該切欠部を集熱板で塞ぎ、
集熱板に小径管を固着したので、いずれかの媒体
が漏れても他方の媒体へ混入しないだけでなく、
空間を介在させないで集熱板から直接に小径管へ
熱が伝わり熱伝達率が大きい。また、このように
熱伝達率が大きいので、従来の二重管式のものに
比べて小形軽量化でき、コストも安くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｃは本考案による熱交換器の実施例
に係り、第１図ａは断面図、第１図ｂは第１図ａ
の〜矢視断面図、第１図ｃは構造を説明する
ための説明図、第２図、第３図は従来の熱交換器
に係り、第２図は従来例１を示す構造図、第３図
は従来例２を示す構造図である。 ２０……シエル、２３ａ，２３ｂ……大径管、
２４……切欠部、２６ａ，２６ｂ……集熱板、２
７ａ，２７ｂ……小径管、２８……間隙。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一方の媒体を循環させるシエル内に気密に大径
   管を貫通させるとともに前記大径管内に他方の媒
   体を循環させる小径管を挿通させて前記大径管と
   前記小径管との間に間隙を形成した熱交換器にお
   いて、前記シエル内に位置する前記大径管に切欠
   部を形成するとともに該切欠部を集熱板で塞ぎ、
   該集熱板に小径管を固着したことを特徴とする熱
   交換器。